环球速看：【创作培育计划】地球上海天一色，火星金星也有蓝天？

2023-01-19 16:14:00 来源：科普中国

在天气晴好时，我们看到的天空都是蔚蓝色的，海水也是蓝色的。大家有没有想过这是为什么？另外，人类正在探测太空，如果我们到了其他星球上，看到的天空会不会也是蔚蓝色？亦或是其他颜色呢？

首先来看看眼睛是如何识别颜色的。我们的眼睛，是靠接收外界的光线来观察世界、认识颜色的。光的本质是电磁波，不同波长的光对应不同的颜色。我们用眼睛看东西，其实是在用眼睛接收各种波长的可见光。

我们看见一个东西有某种颜色，代表着那个东西反射了某种特定波长的光。比如，我们看见绿色的叶子，那是因为叶子里的叶绿素吸收了可见光中的红光和紫光，使叶子反射出绿光，然后我们的眼睛接收到绿光，就产生叶子是绿色的感觉。

(资料图片)

要探讨天空颜色这个话题，我们首先要知道，我们看到的光亮主要是来自主恒星。我们太阳系的恒星就是太阳，在太阳系系所有天体上看到的天空，都是太阳光照射后产生的效果。如果没有太阳，天空就一直是黑色的。这个道理很简单。

那么，太阳照射到地球或其他星球上，会产生不同的颜色吗？我们首先来看看太阳光的组成，太阳光本身是白色光，由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光组成。如果没有任何阻挡，我们看到的光线，或者太空就是无色的。而我们看到的蓝色天空，是因为太阳光穿过大气层时，七色光中的一部分光线被吸收后，一部分被发射了，能够进入我们视线的只有剩下的一部分。

具体来说，是因为太阳光线射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒发生散射的结果。根据科学家的测定，绿色光、蓝色光和紫色光的频率比较高，则波长比较短；红色光、橙色光和黄色光的频率比较低，则波长比较长。当遇到空气中的障碍物的时候，蓝色光便被“散射”得到处都是，布满了整个天空。天空就是这样被“散射”成了蓝色。

而在早上和晚上，由于太阳光是斜射的，传播路径比较长，太阳光在通过厚厚的大气层后，那些波长短的蓝色光基本都被悬浮在大气中的微粒给挡住了，走不远，而红色光因为波长长，很容易跨过障碍物，因此不容易被阻挡，可以到达更远的地方，所以我们在日出和日落时看到的朝霞和晚霞往往是红色的。

简而言之，晴朗的天空是蔚蓝色的，这并不是因为大气本身是蓝色的，也不是大气中含有蓝色的物质，而是由于大气分子和悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果。由于介质的不均匀性。使得光偏离原来传播方向而向侧方散射开来的现象，称为介质对光的散射。

而阴雨天气的天空内？阴雨天的天空是灰白色的，因为云层较厚对阳光的主要表现是反射，这时光线就比晴天弱，天空就比晴天显得暗一些，当再次阳光透过较厚云层后，由于云层中含水量较大，还有较多的尘埃，阳光经反射后就主要表现尘埃与小水滴或小冰晶的颜色，所以阴雨天的天空看上去是灰白色的。

由此可知，大气密度和成分不同，看到的天空颜色就会不一样。由此我们设想其他星球的情况。

例如火星，它的大气层非常稀薄，大气的主要成分是二氧化碳，表面大气压只有不到1个大气压。由于沙尘暴经常发生，大气中还有很多的尘埃，这些尘埃中有很多微米到纳米大小的氧化铁颗粒。因此，在火星看天空的话，遇到晴好天气时，可以看到很淡的天空蓝，而大部分时间是泛黄的颜色。

而金星则是另外一个极端，由于金星的大气非常之稠密，表面大气压有93个大气压，也就是大气大气压的93倍，主要成分是二氧化碳，以及少量的氮气、水和二氧化硫等，金星表面的温度达到400多摄氏度。如果我们站在金星上看天空，就根本无法看透，只有少量的光线能够穿过它的大气层，我们看到的天空就是非常浑浊的土黄色，有点像遭遇特大沙尘暴天气时候的样子。

而对于月球和水星这样的天体，它们几乎没有大气层，光线到达它们的表面时，不会有任何改变，看到的天空就是无色透明的。我们再来说说海洋，地球海洋的颜色为何也是蓝色？

海水之所以看上去是蓝色的，也是由于阳光的作用。阳光中波长越长的光越容易透射进海水里，并且很容易被海水或海洋生物吸收。而波长短的大部分发生了反射和散射而未能进入海水。

水的颜色会随着水周围的环境而变化，水里溶解的元素或悬浮的杂质，都可能使水产生不同的颜色。平时我们看见的水似乎都是无色透明的，那是因为水量相对较小，而组成水的水分子们，对可见光的吸收太少，简直可以忽略不记。因此，几乎所有可见光都会从水中穿透，在我们的眼睛看来，水自然就是透明的了。

但实际上，纯净的水会呈现淡蓝色。当水特别多、特别深时，我们会很容易地发现这一点。尽管前面说过水分子对可见光的吸收微乎其微，但水分子里有一个叫「氢键」的东西，在它的作用下，水对红光、绿光的吸收，会略微比蓝光更多，从而使蓝色光线更容易显现。

所以，当纯净的水达到一定深度时，就会呈现蓝色，水越深就越蓝，比如海洋和冰川中那些巨大的冰块。光线在穿透很深的海水或冰块时，沿途损失的红光越来越多，到达几米深时，大部分的红光就已经消耗殆尽，而蓝光却可以穿透很远。在被完全吸收之前，蓝光可以自由的散射和反射，其中一部分最终返回海水或冰块表面，把蓝光照射进我们的眼睛。此外，海洋和湖泊的表面经常反射蓝色的天空，这也会使其显得更蓝一些，会呈现海天一色的景象。

关键词：我们看到我们的眼睛二氧化碳