为什么星星会眨眼 天空飘来“5个物理冷知识”：星星为什么会眨眼？

所谓的冷知识，就是那些能天天看到但是却不知道为什么的东西·····

某一天，当我45度角仰望天空时，偶然想到了这几个问题~

天空——为什么晴朗的天空是蓝色的呢？

“天空是蓝色”的主要原因在于“瑞利散射”。简单来说，太阳光中的蓝色光与其他色光相比受到大气中的气体分子的散射作用更加明显。在大气分子的散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。

详细来讲——太阳光的可见光部分是由“赤橙黄绿青蓝紫”七种色光组成。这些色光中，红色光的波长最大，蓝紫光部分波长相对较小。太阳光在穿越大气层的时候，大部分的光可以直接穿透过去，但小部分的光因为受到气体分子的影响会发生散射。根据“瑞利散射”原理，大气中的分子对蓝光部分散射效果更加明显。

所以，雨后天晴之时，空气中的雾霾、尘埃被雨水带走，空气分子的散射作用更加强烈，所以天空更加显得蔚蓝。

注意：有一种解释是，天空是蓝色的原因是由于大气中的微小尘埃、水滴、冰晶等颗粒的散射作用，即“丁达尔散射”。这种说法是不够严谨的，因为丁达尔散射中的颗粒粒径超过波长很多倍，而且散射的是白光，所以它既不能解释为什么其他色光为什么不散射，也不能解释“雨后天空更蓝”的现象。

云——到底是是什么？是固体还是液体？

天空中的云，实际上就是“水”，可能是以液态或者固态的形式存在。

云的形成是地球上庞大的水循环的一个重要环节。太阳照在地球的表面，地表的液态水蒸发形成水蒸气。当含有水蒸气的潮湿空气上升的过程中，因外界气压随高度降低，潮湿空气团的的体积逐渐膨胀，在膨胀过程中要消耗自己的热量。这样空气就边上升边降温。然而，温度降低到一定程度时，上升空气的饱和水汽压就会下降，这样就会有一部分水蒸气液化变为小水滴，如果温度骤降有可能会导致水蒸气的凝华。大量的粒径非常小的小水滴或者小冰晶聚集在一起，就是我们看到的云。

太阳光照射到云彩上时，小水滴或冰晶将阳光散射到各个方向，这就产生了云的外观。云层比较薄时成白色，但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话，它们可以看起来是灰色或黑色的。

所以“白云”总是跟“蓝天”组CP，而“乌云”的后边，总是跟着“雨天”。

太阳——你以为看的日出真的是个日出？

首先，咱们要弄清楚的一个问题是，咱们早上看到的太阳并不是真的太阳······

在太阳还没有到达地平线以上时，光线穿越大气层的时候，由于大气层纵向的密度不均一，于是发生了折射~~~最后传到人眼睛里的光线其实是折射弯曲之后的，我们看到的“太阳”，其实是眼睛的直觉给的，它实际是一个“虚像”。

所以，有了这样一种说法，因为大气层的折射作用，是我们看到了一个太阳的虚像~~~而单纯的我们，把它当作了真的太阳了。

星星——为什么会一眨一眨的？、

Twinkle, twinkle, little star~ 地上的人夜晚看到的星星是闪烁的，这不是因为星星本身的光度出现明暗的变化，而是与大气层有关。

星星离地面的距离很遥远,星光需要穿过好几千米的大气层才能到达地面。地球的大气层是动荡不安的,气流与涡流随时都在形成、扰动与消散之中,大气的密度随时发生变化。因此星光在穿过密度不均匀的大气层时，会发生不定向的折射。也就是说，星光在传播时会发生偏折，而且这种偏折的方向是不确定的和随时变化的。所以在地面上的人，看到的星星的光若隐若现，就像在“眨眼”一样。

月亮——为什么只能看到一个面？

在仰望夜空时，不知道你是否注意到，所有的地球上看到的月亮，只有一个正脸。

每张都是这张脸，从不例外~

哪怕只有半个月亮的时候，也是这个面！

月球不是也在转动吗？为什么只能看到一面？其实原因很简单：月球的公转周期与自转周期相同，面向地球的永远都是一个面。

这情景特别类似：围着一个圈转呀转，但是脸一直冲着圈的中央。到最后的结果是，我们永远只能看到月球的一个面。

月球的公转周期和地球的自转周期一模一样，为什么就这么巧？！有一种解释是，起初月球的公转和自传并不是同步的,这样当月球围绕地球做公转时,潮汐力对月球就有一个作用，当自转与公转不是倍数关系时,潮汐力对月球的作用就显得无规律,而这个无规律的效果就是使月球的自转趋于公转的倍数,最终月球的自传会稳定在他公转周期的一个倍数上,至于是多少倍要看他本身的自转周期了,比若说自转是公转的3.4倍,那么当月球自转稳定下来时他肯定是3倍公转周期,如果是1.2倍最终就是与公转同步。

最初的月球公转周期可能稍大于24小时，但是在数十亿年的潮汐力的干扰下，周期慢慢靠近地球的自传周期。简单来说，原因只有一个，这样稳定！

霓和虹——天上出现的究竟是“霓”还是“虹”？

虹是由于太阳光线被大气中的水滴反射和折射而形成的一种自然现象。雨过天晴，空气中存在大量的水分，尘粒减少，能见度提高，这时太阳的对面天空中将出现彩色圆弧，按一定顺序排列红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这种圆弧有时能见到两个，红色在外、紫色在内，颜色鲜艳的叫“虹”，红色在内、紫色在外，颜色较淡的叫“霓”。光在球形介质内传播的反射、折射所引起的色散现象，接着讨论霓虹的分布与太阳在天空中位置的关系。

虹霓是怎么回事呢？从实验测量的角度来说，虹的仰角是42度，而霓则是50度；从唯象观察的角度讲，太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹，两次的是霓。

可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。可见光是电磁波，而且只是电磁波连续光谱中极小的一部分。

太阳光是各种可见光的混合，呈白色，通过棱镜、水等的反射折射时，出现色散现象。虹和霓就是太阳光通过大量小球形水珠时，通过折射、反射后的色散现象。

虹，即彩虹，是红色在外，紫色在内。霓，也称二级虹。霓的色彩正好与虹相反，即外圈是紫色，内圈是红色。

太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹，两次的是霓。霓和虹的不同点仅仅在于光线在雨点内产生二次内反射，因此光线通过雨滴后射到我们眼帘时，光弧色带就与虹正好相反。