月球本身并不发光,因此,我们说月球是靠太阳的反射光反射到地球的。我们知道,月球表面是很粗糙的,月球上有很多陨石坑,也有平原,也有类似的山脉,总之月球不是一个平坦的一个球体。
那么,月球的反射光是属于什么光呢?月球的反射光我们称之为漫反射。
漫反射是指光线被粗糙表面无规则地向各个方向反射的现象。很多物体,如植物、墙壁、衣服等,其表面粗看起来似乎是平滑,但用放大镜仔细观察,就会看到其表面是凹凸不平的,所以本来是平行的太阳光被这些表面反射后,就弥漫地射向不同方向。
实际上,月球和煤球相比,反射阳光的能力还真强不了多少。它的平均反照率只有0.12,也就是说,照在月面上的所有太阳辐射,只有12%被月球表面反射了出来,其余88%都被吸收掉了。所以,月亮在宇宙空间中的颜色其实是灰白色的。我们之所以会看到亮亮的月光,是因为黑暗的夜空成为了我们的参照物,月球背景是浩瀚的宇宙,相比之下,我们看到的月光就更亮一些了。月面的反射率其实并不好,但是人在看东西时候,不仅会用眼睛看,还会用“大脑”看,物体周围的参照物会影响到人对颜色的感知。
那么,为什么我们从地球上看到的太阳和月亮的颜色会与它们在宇宙空间中的真实颜色不一致呢?这就要说到大气层的作用了。大气层是地球表面上覆盖着的一层气体,它主要由氮气、氧气和其他一些气体组成,还有一些尘埃、烟雾和污染物等飘在空中的微粒。当太阳光或者月光从宇宙空间进入大气层时,就会遇到这些气体分子和微粒,就会发生一种现象叫做散射。散射就是光线在传播过程中与物质发生碰撞而改变方向或者颜色的现象。不同颜色的光被散射的程度不同,蓝色光最容易被散射,红色光最不容易被散射。
空气里的污染物越多,散射的效果就越明显,所以日出日落、月出月落的景观就越壮观。这也是为什么在一些空气质量较差的城市里,我们可以看到更加绚丽的夕阳和月亮。
白色的月光
当太阳光被月亮反射到地球大气层,通过大气时,反射光遇到尘埃、水汽比较少,“七彩之光”(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫),混合在一起形成了银白色。
黄色的月光
太阳光被月亮反射到地球大气层,通过大气时,水汽和尘埃会阻拦,波长较短的青光、蓝光和紫光,剩下的光混合在一起,就呈现出黄色。
红色的月光(月全食)
当太阳、地球和月球处在一条直线上时,地球挡住了太阳直接照射到月球上的光,即整个月球落在地球的影子里,就会发生月全食,而我们眼中红色是,地球大气层对太阳光的折射、散射,以及月亮对太阳光的反射作用所致。
地球大气层=折射体使得部分太阳光在地球大气层中发生方向偏折,而射向原本的“黑月亮”,而在太阳光被地球大气层折射的过程中,波长较短的光易于被各种微粒散射,而波长较长的红光不易被散射,因而红光能够穿出大气层到达月亮表面,再被月亮反射回地球。
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