△從太空看大海為什么是藍色的,地球總是被描述為一個淡藍色的點 。但只有海洋才呈現這種深淺不一的藍色 。大陸,云層和冰蓋根本不呈現藍色 。是海洋,而不是大氣給予地球這樣的外表膚色 。數千年中,人們被迫簡單地接受世界的這些屬性來作為事實 。但隨著現代科學的進步,我們理解了它們呈現藍色的原因 。

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圖解:連續光束被棱鏡散射的動畫示意圖,如果你有能看到紫外線和紅外線的眼睛,你就能看到紫外線比紫光/藍光彎曲更多,而紅外線比紅光彎曲更少 。
當我們通過棱鏡傳遞陽光時,我們可以看到它如何分成各個部分 。最高能量光也是最短波長(和高頻)光,而能量較低的光具有比其高能量光更長的波長(和低頻) 。光色散是因為波長是決定光與物質相互作用的關鍵屬性 。
微波爐中的大孔允許短波長可見光進出,但保持更長波長的微波光進入并反射它 。太陽鏡上的薄涂層反射紫外線,紫光和藍光,但允許更長波長的綠色,黃色,橙色和紅色通過 。構成我們大氣層微小而不可見的粒子 – 氮,氧,水,二氧化碳和氬原子等分子 – 散射所有波長的光,但優先散射更藍,更短波長的光 。
圖解:瑞利散射對藍光的影響比紅光更多,在可見波長中,紫光分散最多 。只是由于我們眼睛的敏感性,天空呈藍色而不是紫色 。
最長波長和最短波長的可見光經歷瑞利散射出現整數量級的差異 。這背后存在一個物理原因:構成我們大氣的所有分子的大小都小于人眼所能看到的各種波長的光 。更接近分子大小的波長將被更有效地散射;從數量上講,它遵循的規律被稱為瑞利散射 。在可見光范圍內的紫光比另一端的紅色長波長光散射的頻率高出九倍 。這就是為什么,在日出、日落和月食期間,紅光仍然可以有效地穿過大氣層,但更波長更長的光實際上是不存在的,它們被優先散射掉了 。
由于更藍的光更容易散射,任何直射進入的陽光都會變得越來越紅,越過它通過的大氣層越紅 。然而,天空的其余部分將被間接的陽光照亮:光照射到大氣層然后重新被你的眼睛看到 。絕大多數光線的波長為藍色,這就是白天天空是藍色的原因 。
在有足夠的大氣將藍光散射到你的眼睛之前,它只會呈現更紅的色調 。如果太陽低于地平線,所有的光必須通過大量的大氣 。更藍的光線向各個方向散射,而更紅的光線更不容易散射,這意味著它需要更直接的路徑到達你的眼睛 。如果你在日落之后或日出之前曾經坐過飛機,你可以看到這種壯觀景象 。.
圖解:地球的海洋呈現藍色,但沿著大陸架,它們看起來比海洋最深處的藍色更淺 。這不是圖像構建方式的導致的錯誤,而是一種真實的現象,它詳細描述了不同深度的海洋本身吸收和反射陽光的差異 。
占地球表面積71%的海洋,吸收了大氣中90%以上的熱量,因此海洋與全球氣候同呼吸共命運,氣候的每一個微小變化都能在海洋中放大 。

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海洋蘊含巨大能量和豐富寶藏,面朝大海,總能被她的湛藍清澈、碧波蕩漾,或洶涌澎湃、遼闊浩瀚吸引 。同樣都是水,為什么杯子里的清澈透明,大海里的卻湛藍明亮?

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在現在看來,這個問題很容易解釋,但在一百多年前,許多物理學家為此著迷卻無能為力,對這一問題的好奇推動了20世紀早期對多個光學難題的研究 。

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簡而言之,海洋之所以是藍色的,是因為水吸收光線的方式,水中粒子散射光線的方式,還因為天空中的一些藍光被反射 。

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光是如何工作的首先,我們需要知道一些關于光的本質的事實 。

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我們看到的光,稱之為白光,是由被稱為光子的極其微小的粒子組成的,光子甚至比原子還小 。你看不見它們,但它們就在你前后左右,無論白天夜晚 。

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這些粒子非常奇怪,因為當我們對它們進行測量的時候,它們有時像一個小球一樣運動,有時又像一個波 。

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白光是由不同波長的光子組成的,紅橙黃綠青藍紫,從700nm到400nm不等 。由于紫光的波長太短,大多數人僅憑肉眼很難觀察到,因此我們能看到的波長最短的光是藍色的 。
【大海為什么是藍色的,為什么天空是藍的,海水也是藍的?】白光是由具有許多不同波長的光構成
光子從太陽發出,與地球上的所有物質相互作用 。根據光子接觸的物體,一些光子會被吸收,有些會被反彈 。當光子反彈回來時,我們稱之為“散射” 。
被散射的光子賦予了物體顏色 。例如,樹葉是綠色的,因為綠色的光子被反射,進入我們的眼睛,其他顏色的光子則被樹葉吸收 。
一杯水是什么顏色的?實驗表明純水(不含其他物質的水)吸收的紅光比藍光多 。但是有多少紅光會被吸收呢?這取決于水的多少 。
一小瓶或一杯純凈水是清澈透明的,因為它只能吸收一點點紅光 。
現在想象一下,一個杯子可以盛下整個海洋的水 。有了這么多水,紅光被吸收,所以看起來會很藍 。
但是當談到光如何與海洋相互作用時,這個問題就有了更多的內容 。
首先,海水并不純凈 。海水中富含多種元素,比如鈉鎂氯溴碘 。海水中的這些粒子也會反射一些光,綜合來看,從海洋返回的光通常是藍綠色的 。
我們知道天空是藍色的,天空確實在我們的眼睛感知海洋的顏色方面發揮了作用 。但這不是唯一的因素 。
最后,我們需要考慮時間和太陽在天空中的位置 。當陽光明媚的時候,大海看起來比深夜更藍,那時大海看起來很暗,幾乎是黑色的 。
像科學中的許多問題一樣,答案并不像簡單的是或否那么簡單 。許多問題通常有許多正確但不完整的答案,這就是科學如此有趣的原因 。
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