作者/张志杰在我们的环球旅行中，我们很少遇到下雨的天气，尤其是在红海和地中海期间。天空万里无云，天蓝色明亮，没有一点杂质。海蓝如镜，闪耀着蓝宝石般的光影。
一些上了年纪或残疾的乘客喜欢坐在珍日八楼走廊的沙发上，看着舷窗外的碧海蓝天打发时间。我经常拿着笔记本电脑在八楼的走廊里写作，累了就看看外面海天一色的地平线。因为地球是圆的，地平线以一个很大的弧形消失在视线里。
为什么海天一色是蓝色的？这和散射有关。阳光照射到地球上，会遇到空气和悬浮在空气中的小水滴(云)，使天空的颜色频繁变化。晴天时，打到地球上的光碰到空气中的氮或氧分子，就会引起散射。蓝光的波长比红光短，散射更剧烈。在我们眼里，天空变成了蓝色。
这个道理看似简单，但直到19世纪末，人类才明白这个道理。1873年，英国物理学家瑞利勋爵是第一个从天上看到东西的人。他的散射理论——瑞利散射让我们知道了天空的秘密。
瑞利图像图//维基百科。在阳光的七种颜色中，红、橙、黄的波长较长，蓝、靛、紫的波长较短。所谓波长，就是两个波之间的距离；波是物质振动最大的地方。例如，当我们把一块石头扔进水中时，它会引起涟漪。两个波纹之间的距离就是波长。当然，光波的波长比涟漪的波长小得多。红光的最长波长只有七八厘米，蓝光的最长波长只有四五厘米。
瑞利发现散射不会改变入射光的波长，只是改变入射光的方向。那么散射是如何造成天空中的各种颜色的呢？原始散射截面与散射粒子的尺寸和散射光的波长都有关。空气中的氧分子和氮分子刚好大到可以散射波长更短的蓝光。当蓝光一整天都在散射的时候，天空当然是蓝色的。
晚上太阳下山，阳光斜着打过来，离地面更近。地面的空气中含有较多的水分和尘埃，颗粒远大于氧分子和氮分子，因此更容易散射出波长较长的红光、橙光或黄光。绚丽的晚霞就是这样散开的。
如果天上飘着小水滴，也就是云，那就是另一番景象了。水滴比灰尘大得多，各种波长的彩色光都可以被它们散射。结果，云变成了白色。如果云层越来越厚，越来越密，阳光无法穿过，就变成灰色或黑色。白云苍狗只是太阳玩的一个把戏！
当云聚集成雨滴时，粒子甚至更大，大到像棱镜一样。如果在还在下雨的时候阳光灿烂，阳光穿过雨滴，就会形成我们看到的彩虹。彩虹也可以出现在喷泉和瀑布上，原理是一样的。在这次环球旅行中，我们看到了几次彩虹，印象最深刻的是复活节岛。在靠近大海的路边，突然出现了一道拱形的彩虹，距离我们目测不到50米。在彩虹下拍照就像在彩虹下一样！
当阳光照入水中，又是另一番景象。深水是蓝色的。本来水是透明无色的，水分子的大小可以让波长更长的红光绕过去，而波长更短的蓝光被散射，所以更深的水一定是蓝色的。水越深，蓝光被散射和反射的越多，看起来就越蓝。
也是水。为什么大海是蓝色的，浪花是白色的？为什么海浪拍打海岸，卷起成千上万堆雪？原因很简单。所谓的喷雾，其实就是一个小水滴，可以散射各种波长的光，所以喷雾就变成了白云一样的白色。
就像看天空一样，人类也是最近才真正懂得看海。印度物理学家钱德拉塞卡拉拉曼爵士乘船从印度来到英国。海对海的情况让他意识到海水和天空的颜色都是光散射造成的。1921年，拉曼在英国《自然》上发表了一篇论文，提出了他的散射理论，题目是《海的颜色》。古今中外，多少人“观沧海”，但只有拉曼有智慧看到别人看不到的东西。
拉曼图像。图//维基百科。
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