天空为什么是蓝的?

雪白，草绿，柠檬黄……一提起某些事物，我们就会清晰地联想到某种颜色，以至于我们干脆以它们来给这些颜色命名。乌（鸦般）黑，灰绿，天红……停一下，这不对了吧？这自然是叫天蓝啦！因为我们认为天空理所当然是蓝色的。就像煤是黑色、血是红色一样。但是天空为什么是蓝的，至少在白天是蓝的，而不是绿的或红的呢？你越是对此进行思索，越是有很多问题出现：天空怎么会有一种颜色呢？它只是由空气组成的吗？空气有一种颜色吗？或者是阳光里有颜色？什么是阳光？阳光在穿透空气的过程中发生了什么变化？所有这些，我都要向你进行解释，像我们化学家和物理学家今天所设想的那样，向你进行解释。

很久以前，人类就已经思考过天空和它的颜色了。有些人认为，天空是蓝的，因为大海映照着天空。也有一些人认为，它充满了漂浮在空气中的微小的蓝色粒子。两千多年前希腊哲学家亚里士多德猜想，只有在光中才有颜色，而黑暗则是无色的。这个睿智的希腊人是对的：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，但是所有的颜色在阳光里都存在：红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色。如果阳光穿过雨水，在天空中变出一条彩虹，你就会看到这些颜色，因为许许多多的小雨滴阻断了光线的去路，迫使光线改变它的方向。这时，这些小雨滴就把阳光里的所有颜色或多或少地挤出了它的轨道：红色被折射得最少，橙色就稍多些，其次是黄色、绿色和蓝色，而紫色则距离它原来的轨道最远。所以每一条彩虹的颜色，总是有着同样的顺序排列：先是红色，然后是橙色、黄色、绿色、蓝色，最后是紫色。

但是为什么光线遇到阻碍，就会改变它的行进道路呢？如果你把光线设想为波浪，你就会猜破这个谜了。这个想法在350年前，荷兰物理学家克里斯蒂安・胡于根就已经有了。今天我们自然科学家仍然相信，光像一个波浪那样运动。你可以设想一滴雨落在一个水洼里的情景。当这滴水落到水面上时，就会产生小波浪，波浪一起一伏地变成更大的圈儿，向着四面八方扩展开去。如果这些波浪碰上一块小石子或一个别的什么障碍物，它们就会反弹回来，改变波浪的方向。光波在穿过空气的行进过程中，遇到了一滴雨或另一个障碍物，它们的情形与之相似。这时光就会偏离它原来的直线轨道。

就像有大的和小的波浪，在大海里和在水洼里，光波的波长也都是不同的。这主要取决于我们称之为“波长”的两个波峰之间的距离，因为它们小得难以想象，即比一根头发的厚度还要薄100倍。然而，用很灵敏的测量仪表，可以很精确地测出光的波长。情况表明，每一种色彩都有它自己的、不可更改的波长：紫色和蓝色波长很短，而红色波长较长。

这些不同波长的光（不同的颜色）遇到障碍时，折射的情形是不一样的。如果你又想到了水洼里的小石子的话，你就能够很好地想象出来。一滴雨水在水面上泛起的涟漪碰到像一块石头这样的大障碍物时，水面便被搞得混乱不堪。如果是一个“巨浪”，像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”，那么这块石头便是一个小小的障碍；这个“巨浪”干脆从石头上溢过去，并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。不同波长的颜色的情形与这相似：阳光中波长短的蓝色受到空气中障碍物的干扰比波长长的红色更加强烈。现在你知道了，为什么一滴水能够将白色的阳光分裂成众多的颜色，这就是我们所看到的彩虹。你马上就会懂得，天空为什么是蓝的。

（下期诺贝尔获奖者马里奥・乔斯・莫利纳老师会继续讲给你听哦！）

（马里奥・乔斯・莫利纳，1943年3月19日出生于墨西哥，化学家和生物物理学家。因其对破坏臭氧层的气体的研究工作，和保尔・克鲁芩以及舍伍德・罗兰共同获得了1995年诺贝尔化学奖。）