Science Focus ( Issue 21)

光會呈現藍色，而波長 650 nm 的光會呈現紅色。那麼陽 光呢？陽光看起來是白色，因為它包含所有波長的光 [1]。 光線從太陽沿直線照射到地球。可是，它們有可能被阻 截，而被迫放棄原來軌跡並向各個方向散射 [2]，這種現 象被稱為瑞利散射（Rayleigh scattering）。它發生在陽 光擊中地球大氣中空氣分子的時候，這導致空氣分子中帶 電的質子和電子產生振盪，因而向各個方向發射相同頻率 的電磁輻射 [2]。藍光的波長很短、頻率很高，比其他具有 更長波長的光線散射得更強烈。事實上，散射光的強度，是 與其頻率的四次方成正比的 [1, 2]。當我們抬頭望向天空 時，我們看到的是散射光，因此天空看起來應該是藍紫色 的。然而，我們的眼睛對紫光敏感度較低 [1, 2]，所以天空 在日間看起來是一片藍。 等等 — 日落時分，天空呈橙紅色。為什麼這與上述的 情景是相反的呢？這是因為藍光過份散射所致。當太陽落 山時，它位於地平線附近。由於我們觀看日落時都是望著 太陽附近的天空，因此變了直接照射我們的光線才是決定 天空顏色的。與中午當頭的烈日相比，在日落（或日出）時， 陽光必須在大氣中穿過更長的距離，意味著藍光在大氣中 的散射會更多，大部分藍光會散射到偏離我們的方向 [3]。 因此，最終可以到達我們眼睛的大多都變成了波長較長、 散射較少的光。由於這些波長的光對我們來說是紅色的， 落日周圍的天空因此染著我們熟悉的夕陽紅。 另一個有趣的事實是，天空的顏色會因應您所在星球 的不同而改變。事實證明，如果您身處火星，白天的天空 看起來是偏紅的，而落日周圍則是藍色的 [4, 5]，這與我 們在地球上的認知完全相反。原因是火星的大氣層通常充 滿塵埃，導致光線有著不同的散射模式 [4, 5]。 下次您在夏日外出時，不妨花點時間欣賞我們的藍天 以及其背後的科學。只要我們肯去尋找，就可以看到大自 然美麗璀璨的面貌。 5 References 參考資料： [1] Lee, B. (n.d.). Why is the sky blue?. Retrieved from https:// www.hko.gov.hk/en/education/earth-science/optical- phenomena/00364-why-is-the-sky-blue.html [2] Del Genio, A. D. (2003, April 7). Why is the sky blue?. Scientific American . Retrieved from https://www. scientificamerican.com/article/why-is-the-sky-blue/ [3] Met Office. (n.d.). Why is the sunset red?. Retrieved from https://www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/ weather/optical-effects/why-is-the-sunset-red [4] Stoller-Conrad, J. (2020, April 21). Why Is the Sky Blue?. Retrieved from https://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/ [5] Siegel, E. (2018, May 17). Ask Ethan: Why Does Mars Have A Bright, Red Sky? Forbes . Retrieved from https://www. forbes.com/sites/startswithabang/2018/03/17/ask-ethan- why-does-mars-have-a-bright-red-sky/?sh=1a25a8513453