天空总是蓝色的,为什么云有时是白色的,而有时又是黑色的? 天空中飘的云彩为什么会飘着有时候是黑有时候是白的呢?
天空中的云,多数都是白里带灰的颜色,但是,有时也会有乌黑、红、紫等彩色的云。 云的各种颜色是云反射阳光造成的,同时,也同云的大小、厚薄、范围以及形成的时间有密切的关系。 阴天的时候,云的范围很大,几乎或全部遮住了天空,阳光就很难透过,于是,云是灰暗色的。 多云天气或者晴天的时候,天上有少量的云,阳光照亮了它们,云往往接近于白色。 夏天,在下雷雨前,大范围的雷雨云形成了,这种云往往是乌黑的,因为它很厚,阳光几乎透不过。 而早霞和晚霞,它的颜色常常是红色的,这是因为日出和日落时,太阳光是斜射过来的,要穿过很厚的大气层,比较强的红、橙光就照在云朵上,使它变成了红、橙色。 天空有各种不同颜色的云,有的洁白如絮,有的是乌黑一块,有的是灰蒙蒙一片,有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢? 我们所见到的各种云的厚薄相差很大,厚度可达七八公里,薄的只有几十米。有满布天空的层状云,孤立的积状云,以及波状云等许多种。 很厚的层状云,或者积雨云,太阳和月亮的光线很难透射过来,看上去云体就很黑;稍微薄一点的层状云和波状云,看起来是灰色,特别是波状云,云块边缘部分,色彩更为灰白;很薄的云,光线容易透过,特别是由冰晶组成的薄云,云丝在阳光下显得特别明亮,带有丝状光泽,天空即使有这种层状云,地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。 有时云层薄得几乎看不出来,但只要发现在日月附近有一个或几个大光环,仍然可以断定有云,这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云,因云层比较厚,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,因而看来是白色的;而背光的一面以及它的底部,光线就不容易透射过来,看起来比较灰黑。 日出和日落时,由于太阳光线是斜射过来的,穿过很厚的大气层,空气的分子、水汽和杂质,使得光线的短波部分大量散射,而红、橙色的长波部分,却散射得不多,因而照射到大气下层时,长波光特别是红光占着绝对的多数,这时不仅日出、日落方向的天空是红色的,就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。 由于云的组成有的是水滴,有的是冰晶,有的是两者混杂在一起的,因而日月光线通过时,还会造成各种美丽的光环或虹彩。
先你得明白一个道理:我们周围的事物之所以显现出颜色来,仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的,但是所有的颜色:赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,在阳光里都存在。 阳光从天空照射下来,一样会连续不断地碰到某些障碍。因为光所必须穿透的空气并不是空的,它由很多很多微小的微粒组成。其中百分之九十九不是氮气便是氧气,其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒,来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的一百万分之一,但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回,自然也就改变了自己的方向。 可是那么多颜色的光改变了方向,为什么只有蓝色被看到呢?你可能还是不明白。 我们还得回到刚才说的那个水洼里。 水洼里,小的波浪遇到小石子的话,水面便被搞得混乱不堪;但如果是一个“巨浪”,像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”,它就有可能干脆从石头上溢过去,并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。那么,就像有大波浪和小波浪一样,各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”,也就是波长:不过它们可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它们的大小的,因为它们小得难以想像,只是一根头发的一百分之一!得用很灵敏的测量仪表才可以精确地测定出来。 根据科学家的测定,蓝色光和紫色光的波长比较短,相当于“小波浪”;橙色光和红色光的波长比较长,相当于“大波浪”。当遇到空气中的障碍物的时候,蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍,便被“散射”得到处都是,布满整个天空—天空,就是这样被“散射”成了蓝色。 为什么云是白色的? 因为天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的,它们的直径要比太阳光的任何一种颜色的光的波长都要长得多,所以发生瑞利散射的情况很少。一部分阳光被反射到空中;一部分发生迈以散射,然后散射的光射到地球,但迈以散射不改变太阳光中任何颜色的光;还有一部分直接穿透水滴之间的缝隙。上述3种情况都对阳光的成分没有影响,所以看上去天空中的云是白色的。但是当云层越来越厚时,小水滴越来越多,几乎连成一片,太阳光和迈以射散的光不能或者很少能穿透云层,这时白云就变成乌云了。 正是在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中,大气层中的空气分子或其他微粒会对阳光有吸收,反射、透射等作用,从而形成了蓝天、白云和绚丽的落日余辉和晨时朝霞。如果没有大气层和其他微粒,即使是白天,太阳看上去也只是一个孤零零的明亮的球,天空也将是漆黑一片,所以空气不但给我们提供了赖以生存的条件,也使我们的天空变得多姿多彩。 谢谢!^_^
一、空气和太阳光为了解释这种物理现象,首先简单了解一些空气和太阳光的知识。空气是在地球外面包裹着的一层“防弹衣”,保护着地球上生物不受紫外线的照射。空气并不是空的,是由很多的微粒组成。其中99%是氮气和氧气,其余则是别的气体(如二氧化碳、惰性气体等)、小水滴和来源于工厂的粉尘、风中的扬沙、火山爆发的岩灰等漂浮微粒。但是空气的成分并不是固定的,这依赖于所在的位置、天气和其他的不固定因素(如森林、海洋以及火山爆发和污染的严重与否)。
光是能量以电磁波传播的一种方式,在真空中的传播速度为每秒30万千米。光和其他波(比如声波)不同的是具有波粒二象性。这是因为光是由一种无质量的粒子——光子组成,所以光不但具有波的特性,还有粒子的特性。光传递能量的大小与光的频率成正比,而光的频率正好决定其颜色。但我们的眼睛只能看到其中特定频率范围内的光,称之为可见光,频率过高(紫外线)和过低(红外线),我们都看不见。
对于太阳光,牛顿首先用三棱镜发现其中包含着赤、橙、黄、绿、蓝、靛和紫7种颜色。可以用一个小实验(如图1所示)即可观察到“七彩阳光”。取装入水的玻璃缸放在房子中阳光入射的地方,然后在水中放一面小镜子,用一张白纸接收从盆中小镜子反射的光,根据光的折射原理,即可从白纸上看到一个漂亮的人造彩虹。在7种不同的光中,红光波长最长(频率最低),紫光波长最短(频率最高)。我们肉眼所看到的是它们的混合结果。
天空有各种不同颜色的云,有的洁白如絮,有的是乌黑一块,有的是灰蒙蒙一片,有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢?
我们所见到的各种云的厚薄相差很大,厚度可达七八公里,薄的只有几十米。有满布天空的层状云,孤立的积状云,以及波状云等许多种。
很厚的层状云,或者积雨云,太阳和月亮的光线很难透射过来,看上去云体就很黑;稍微薄一点的层状云和波状云,看起来是灰色,特别是波状云,云块边缘部分,色彩更为灰白;很薄的云,光线容易透过,特别是由冰晶组成的薄云,云丝在阳光下显得特别明亮,带有丝状光泽,天空即使有这种层状云,地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。
有时云层薄得几乎看不出来,但只要发现在日月附近有一个或几个大光环,仍然可以断定有云,这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云,因云层比较厚,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,因而看来是白色的;而背光的一面以及它的底部,光线就不容易透射过来,看起来比较灰黑。
因为云反射和散射所有波段的电磁波,所以云的颜色成灰度色,云层比较薄时成白色,但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话,它们可以看起来是灰色或黑色的