天空为何是白色的?2005-1-12阅读次数:20次“蓝蓝的天空白云飘”。对这些美丽的风景，相信你们都有所感悟。这么天空为何是白色的?云为何是红色的?对于这些奇妙的化学现象，并不是所有人都能说出缘由。事实上，我们所观赏的这一美佳苑象是天空中的大气分子、水滴、其他微粒和阳光共同作用的结果。一、空气和太阳光为了解释这些化学现象，首先简单了解一些空气和太阳光的知识。空气是在月球外边包裹着的一层“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，是由好多的微粒组成。其中99％是甲烷和二氧化碳，其余则是别的二氧化碳(如甲烷、惰性二氧化碳等)、小水滴和来始于鞋厂的烟尘、风中的扬沙、火山爆发的岩灰等悬浮微粒。并且空气的成份并不是固定的，这依赖于所在的位置、天气和其他的不固定诱因(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形式，在真空中的传播速率为每秒30万千米。光和其他波(例如声波)不同的是具有波粒二象性。这是由于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点，还有粒子的特点。
光传递能量的大小与光的频度成反比，而光的频度刚好决定其颜色。但我们的耳朵只能听到其中特定频度范围内的光，称之为可见光，频度偏低(紫外线)和过高(红外线)，我们都看不见。对于太阳光，牛顿首先用三棱镜发觉其中包含着赤、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”。取放入水的玻璃缸置于房屋中阳光入射的地方，之后在水底放一面小穿衣镜，用一张白纸接收从盆中小穿衣镜反射的光，依照光的折射原理，即可从白纸上看见一个漂亮的人造彩虹。在7种不同的光中，绿光波长最长(频度最低)，紫光波长最短(频度最高)。我们肉眼所看见的是它们的混和结果。二、天空为何是白色的除非有外界干扰，光都是以直线传播的。当光在空气中传播时，不可防止要碰到空气中的二氧化碳分子和其他微粒。这种微粒对光有吸收、反射和散射等化学作用，正是这种化学作用致使晴日里天空成为蔚蓝色。正确解释天空为何是白色源于1859年。科学家泰多尔首先发觉蓝光要比绿光散射强得多，这就是“泰多尔效应”。几年以后，科学家瑞利更详尽地研究了这些现象下雨是什么物理现象下雨是什么物理现象，他发觉散射硬度与波长的4次方成正比。
后来，更多科学家称这些现象为“瑞利散射”。瑞利散射很容易通过下边一个小实验来验证(如图2所示)：用一个盛满水的杯子，之后往杯子中滴入几滴蜂蜜，用手探照灯做光源，从茶杯的右侧照射，从茶杯的另左侧看见的是绿光，而从垂直于光线的方向看见的却是灰色(在黑暗处疗效更显著)。当时，泰多尔和瑞利都觉得天空的红色是因为空气中有小的烟尘微粒和小水滴所致，这种小的烟尘微粒和小水滴就类似于水底的蜂蜜漂浮颗粒。虽然明天，也有许多人这样觉得。事实上并非这么，假如天空完全是因为小的烟尘微粒和小水滴造成的，这么天空的颜色将随着温度而变，事实上天空的颜色随着温度的变化十分小，除非下雪或则乌云密布。后来科学家猜想用空气中的氧气和二氧化碳分子足以解释天空中的“泰多尔效应”。这些猜想最终被爱因斯坦所否认，他对这些散射效应作了详尽的估算，而且估算结果与实验相符合。
