火烧云是怎样形成的(为什么有火烧云这种自然现象)

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青山蓝天白云，色彩让世界更加美好。人眼有感知颜色的能力，所以能欣赏这个五彩缤纷的世界。天空空通常是蓝色的，云通常是白色的，那么它们为什么是这个颜色呢？为什么天空空不能是绿色的，云不能是蓝色的？

无论是蓝天空、白云，还是美丽的彩霞，都是发生在大气中的光学现象。阳光、大气和云彩交织在一起，构成了一幅美丽的画面。

人眼是如何看到颜色的？

人们通过眼睛发现世界的美丽。当外界光线投射到眼睛里的视网膜上，人类就可以观察世界了。除了发光的物体，不发光的物体是可以反射光线的，所以能被我们看到。

人类视网膜中有两种类型的感光细胞:视锥细胞和视杆细胞。视觉细胞可以将光信号转化为电信号，大脑中负责视觉的区域接收到这个电信号，就可以在大脑中生成视觉图像。人眼视网膜包含约1.2亿个视杆细胞，主要负责区分明暗程度和动态信息。人眼视网膜中约有700万个视锥细胞，主要负责感知颜色和强光。研究表明，人的眼睛有三种视锥，可以区分红、绿、蓝。至于红绿蓝以外的颜色，这些颜色的频率可以使两个或两个以上的视锥细胞产生不同程度的刺激，从而在大脑中形成不同的色觉。

如果眼睛里没有颜色感知细胞，我们看到的世界就是黑白的。因为基因缺陷，有些人生来就是色盲，色盲眼中的世界会缺少某种颜色。色盲患者只能看到黑白世界。对于一些拥有四种视锥的动物来说，它们眼中世界的颜色更加丰富，能够感知人眼无法感知的细节。

颜色的本质

光本质上是一种电磁波，具有粒子和波的双重属性。在光的传播过程中，由于介质的影响，会发生反射、折射、散射等现象。人眼能看到的光的波长约为400~760 nm，称为可见光。虽然人类眼睛的感光细胞理论上可以识别1600万种颜色，但我们只能清晰地识别几百种颜色。

下图显示了不同颜色光的波长。

17世纪，伟大的物理学家牛顿对光进行了深入的研究。牛顿在研究太阳光时，发现太阳光通过三棱镜后会形成光谱，这表明太阳光(可见光)是由各种单色光组成的复合光(白光)。暴雨过后，空水滴会悬浮在空中。这些水滴相当于三棱镜，可以将太阳光分解成七种颜色的光。雨过天晴不久，当空中悬浮的水滴较多时，在地面上从特定的角度可以看到彩虹。当太阳光通过棱镜时，它会被分散，因为不同频率的光有不同的折射率。在可见光中，红光频率低，折射率低；紫光频率高，折射率高。

不同颜色的光对应不同的频率。理论上，自然界有无限种颜色。其实光是没有颜色特征的，色光的区别只是频率的不同。我们根据人眼感知的频率来划分彩色光。

它包含三个要素:色相、明度和饱和度(纯度)。色相是用来区分不同颜色的，是由进入人眼的光的光谱决定的。不同的物体有不同的光谱特性，单色光的色调完全取决于光的频率。亮度是指颜色的亮度，由光的强度决定。亮度的变化通常会影响颜色的纯度。纯度表示颜色的深浅，或鲜艳程度，与光谱中单色光的比例有关。饱和度为0时，变为黑白。

决定物体颜色的因素是什么？

物体的颜色取决于光源和物体。

不同的光源有不同的光谱。自然界中最常见的光源是阳光，它是各种颜色的混合，从大气层外看起来是白色的。当光线照射到物体上时，会被物体吸收、反射和透射(包括散射和折射)。

上图清楚地显示了反射、折射和散射的区别。

反射发生在物体表面或两种介质的界面上，分为镜面反射和漫反射。几乎都是客观世界的漫反射。

自然界中几乎所有的物体都可以反射光，物体的颜色是由物体反射的色光决定的。不同的物体有不同的特性，它们可以选择性地吸收或反射有色光。我们通常把物体在阳光下看到的颜色称为其固有颜色。红色物体是因为它只能反射几乎红色的光，其余的彩色光被物体吸收。能反射几乎所有颜色光的物体看起来是白色的，能吸收几乎所有颜色光的物体看起来是黑色的。如果一束红光照射在绿叶上，它看起来是黑色的，因为绿叶只能反射绿光。

光在透明或半透明的介质中传播时，属于透射。在这个过程中，光与介质的粒子发生碰撞，光的传播路径会发生变化。如果介质是均匀的，就会发生折射；如果介质不均匀，就会发生散射。从微观的角度来看，散射可以看作是光被无数粒子向各个方向反射。

图中显示了光在散射过程中的传播路径。

它与透明和不透明相对。当光通过的介质很薄时，只有一小部分光会被吸收，一些不透明的物体会变得透明。比如在手电筒的照射下，一本书是不透明的，而书中的一页是透明的。对于那些透明的物体来说，它们的颜色是由它们所能透射的色光决定的。

天空和云的颜色是如何形成的？

在白天，人们可以看到这个世界，因为有阳光。太空空摇曳了，没有什么可以反射光线的东西，所以看起来很暗，只能看到一些发光或者反光的天体。

阳光照射在地球表面，让我们感到温暖，促进万物生长。阳光到达地面之前，会穿过大气层和云层。

人们生活在地球表面。地球表面被厚达1000多公里的大气层所覆盖。大气是一种具有良好透明度的混合物，主要由78%的氮气和21%的氧气组成。并且在重力的作用下，海拔越高，密度越低。云是由小水滴和水蒸气冷却后形成的冰晶形成的。它们悬浮在几千米的空高度，处于半透明状态。这两种介质都是异质的，因此不可避免地会发生散射。

天空的颜色空与瑞利散射有关。大气层直径小于1纳米，可见光波长在400纳米以上。当透明粒子的尺寸小于光波长的1/10时，太阳光穿过大气时会发生瑞利散射(也称分子散射)。瑞利散射的散射强度与波长的四次方成反比，即光的波长越短，散射越强。

太阳光属于合成光，可以分解为红、橙、黄、绿、靛、紫七种颜色，其中紫光的波长最短。在大气分子的作用下，波长较短的光更多地散射到整个天空空，紫色光和靛蓝色光在high 空中首先散射。地面上的人几乎看不到，人眼对波长更短的蓝光更敏感，所以整个天空空看起来都是蓝色的。如果没有散射，天空空就会很暗，比如月球上的天空空。海水为什么是蓝色的，也和瑞利散射有关。

没有大气层的干扰，太阳看起来是白色的。当太阳斜照时，太阳光要穿过更厚更密的大气层，波长更短的光大多被散射。当太阳光到达人眼时，红光所占的比例最大，所以早晨或傍晚看到的太阳是微红的。红色指示灯在大雾中更容易被看到，也是这个原理。

云的颜色与米氏散射有关。当粒子的直径等于波长时，就会发生米氏散射，散射强度与光的波长的二次方成反比。与瑞利散射相比，米氏散射要弱得多。云本身很薄。当阳光穿过云层时，各种颜色的光的散射强度都差不多，所以云层看起来是白色的。云层厚的时候，阳光几乎照不下来，云层显得灰蒙蒙的。

下图显示了颗粒大小和散射强度之间的关系。

综上所述，天空空的颜色与瑞利散射有关，而云的颜色主要与米氏散射有关。至于彩云的形成，是两者的共同作用。彩云通常出现在阳光明媚的早晨或傍晚。早上的被称为朝霞，晚上的被称为晚霞或燃烧的云。

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