每种类型的锥体细胞和杆状细胞都对不同波长的光敏感,但所有这些细胞都在一定程度上受到[/k0/]的刺激 。我们的眼睛对蓝光、青色和绿光的反应比紫光更强烈 。即使有更多的紫光,也不足以抑制我们大脑提供的强蓝色信号,这就是为什么天空空在我们眼中是蓝色的 。
插图:人类第一次看到地球从月球边缘升起,用人眼从天而降空发现地球,至今仍是人类历史上最具标志性的成就之一 。1968年12月,阿波罗8号是成功登月的重要开创性任务之一,今年7月将迎来登月50周年 。请注意,地球是蓝色的,因为海洋,而不是大气 。(美国宇航局)
另一方面,海洋是完全不同的东西 。如果你从整体上看这个星球,你会注意到我们拥有的水不是均匀的蓝色,而是根据水的深度而不同 。较深的水域呈深蓝色;较浅的水域是浅蓝色的 。
如果你仔细看下面的照片,你会注意到靠近大陆(沿着大陆架)的水域比深海的深蓝色更浅更绿 。
插图:地球的海洋是蓝色的,但是沿着大陆架,它们看起来比海洋最深的蓝色还要浅 。这不是图像构建方式造成的错误,而是真实的现象,详细描述了不同深度的海洋对太阳光的吸收和反射的差异 。(美国航天局/莫迪斯/蓝色大理石项目)
如果你想要一个更直接的证据证明海洋本身看起来是蓝色的,你可以尝试潜水并记录你所看到的 。当我们在自然光下拍摄水下照片时——即没有人工光源——我们可以立即看到一切都是蓝色的 。
当我们越潜越深,到达30米、100米、200米的深度时,一切都会呈现蓝色 。和大气一样,水是由有限大小的分子组成的:我们能看到的任何光的波长都更小,这是有意义的 。但是在这里,在海洋深处,散射的物理性质有些不同 。
插图:如果你潜入一片水域,只让周围的自然光照亮你的周围,你会发现一切都是蓝色的,因为红光是第一个被完全吸收的光 。
当光穿过大气层时,大气层的主要功能是散射 。当光通过水时,水主要吸收(或不吸收)光 。像所有分子一样,水对它能吸收的波长有偏好 。水不直接依赖波长,但最容易吸收红外线、紫外线和红色可见光 。
这意味着,如果你潜水到中等深度,你将感受不到太阳的温度,你将受到紫外线辐射的保护,随着红光被带走,事情将开始变蓝 。再往下一点,橘子就会消失 。
插图:在更深的深度,当海水被来自上方的自然阳光照射时,不仅红色、橙色和黄色也开始消失 。即使是绿色也会被吸收,只留下微弱的蓝光 。(FLICKR的丹尼斯·贾维斯)
再往前,黄色、绿色和紫色开始被吸收 。当我们潜到几公里的深度时,即使是蓝光也会消失,尽管这将是最后一次 。
这就是为什么最深的海洋是深蓝色的:因为所有其他波长都被吸收了 。最深的蓝色在水中所有波长的光中是独一无二的,它被反射和再发射的可能性最高 。目前地球的全球平均反照率为0.30,这意味着30%的入射光被反射回太阳空 。但是如果地球是深海,我们的反照率只有0.11 。其实海洋非常适合吸收阳光!
图说:2001年和2002年拍摄的中分辨率成像光谱辐射计(MODIS)数据的全球合成材料,请注意,正是我们的海洋,仅仅是我们的海洋,让我们的星球从空呈现蓝色 。(美国宇航局)
因为反射,天空空和海洋不会是蓝色的;他们都是蓝色的,但都是因为自己的原因 。如果你完全带走我们的海洋,人们仍然可以看到地面上的蓝天 。如果你试图夺走我们的天空空(但仍以某种方式给予地表液态水),我们的星球仍将是蓝色的 。
在天空中空,蓝光散射得更快,阳光从云层的缝隙中直射到我们身上 。在海洋中,波长较长的可见光更容易被吸收,因此,光照射得越深,蓝光逐渐出现得越深 。其他行星也可能有蓝色的大气层,比如天王星和海王星 。但是地球是我们知道的唯一一个有蓝色表面的行星 。也许有一天,当我们发现另一颗表面也覆盖着大量液态水的行星时,我们就不会孤单了!
【天空和海洋的关系 天空和海洋】
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