喜欢宇宙知识的朋友应该都知道,无论从地球地面还是从月球上看,地球都是蓝色的。但奇怪的是,为什么从月球上看天空是黑色的?如果换个地方,把视角移到火星,从火星的地面看天空,它会变成什么颜色?
今天我们就来说说为什么不同的星球会有不同的颜色,天空的颜色也会不同!
蓝色地球
相信初中学过地理的同学都知道,地球主要由三部分组成,冰川、海洋和陆地。
冰川的颜色自古以来都是白色的,而大地的颜色也有很多种,从沙漠的黄褐色到森林的绿色。但是,这两部分所占的面积只有地球表面的1/3,而海洋是地球的主角,占了2/3的面积。
所以,从外太空看地球,基本就是海水的颜色。然而,海洋的蓝色更像是一种纯色。如果从太空看地球,你会发现地球的外层蒙着一层朦胧的蓝色面纱,美丽而神秘。
造成这种现象的主要原因是两种散射效应的叠加。
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大气中的散射主要分为两大类:分子散射和廷德尔效应。每个人都了解过丁达尔效应现象。光在传播过程中,如果受到粒子的阻碍,而粒子的波长大于光的波长,就会反射光。小了就会有散射,这时候就会出现我们经常看到的“光柱”。
通常,具有丁达尔效应的粒子称为胶体粒子,可以是液体也可以是气体。
地球上的尘埃、水雾等粒子飘到空中后会变成胶体粒子,对太阳光会发生廷德尔散射。这就是为什么我们可以在地平线附近看到一片广阔的白色,而此时我们看到的并不是蓝色。
要看到蓝色,涉及另一种现象——分子散射。这种效应是发生在微观粒子水平的(分子)散射,散射光的强度与入射光波长的四次方成反比。
如果比较太阳光谱中的红光和蓝光,会发现蓝紫光的波长更短,散射性更强,而且在蓝紫光中,蓝光的能量大于紫光。
因此,在大气分子强烈的分子散射作用下,蓝色会弥漫在天空中,尤其是在雨后晴天的时候,显得格外的蓝。再加上丁达尔效应,从宇宙中看地球会呈现朦胧的蓝色。
相比之下,从月球上看天空,由于没有大气层,不会有散射,所以光线会直射到月球上空。
宇航员在月球上仰望天空,只能看到一望无际的漆黑宇宙,以及一些发光的星星和散射光的天体。
至于火星的天空,则是另一番景象。火星天空
从我国天问号火星探测器拍摄的照片来看,火星上的天空一般是黄褐色的,早上太阳升起落下的时候会有点粉红色。
要解释这两种颜色出现的原因,还是要分析火星的地理环境和物理现象。
我们都知道,火星上的磁场已经消失了39亿年,所以不可能形成类似地球的浓厚大气层。而且火星上的气压比地球低,不受气压的制约,所以经常会发生沙尘暴。这导致大量尘埃漂浮在空气中,影响了火星大气层的颜色。
在这种粉尘中,约1%为磁铁矿,其余大部分为褐铁矿,颗粒大小不一。
但总体来说,火星大气中比可见光更小的粒子还是比较少的,所以分子散射现象在火星大气中不是很突出,另一种散射更为普遍——米氏散射理论。
这种散射一般是由直径较大的粒子引起的,散射强度与频率的平方成正比,这种效应的方向性更强(散射光更集中)。这会导致火星的天空出现一些白色的云状斑点,看起来非常奇怪。
同时,火星大气层中的这些尘埃颗粒会吸收阳光中的蓝色,缺乏冷色的大气层会反射更多的暖色光源(红色和黄色)。因此,从火星地面看天空,呈现出黄褐色。
而在早晚日落时分,远处的红色光源的路径较长,红色散射效应占主导地位。因此,火星的天空会和地球上的夕阳一样红,只是火星上的夕阳会更粉一些。