天上的秘密

天圆地方是中国古人非常重要的一种宇宙观（见图2—1）。这种观点认为天像个半球罩在四方的大地之上。

图2—1　天圆地方

地球的大气层不仅仅是地球的保护者，还是个会变色彩的“魔法师”。

图2—2　蓝色的天空

在天气晴朗的白天抬头望天，你会看到天空是蓝色的。为什么呢？这是由于地球大气层中的空气分子散射了太阳光造成的，而这种散射作用对太阳光中的蓝色与紫色最为强烈，由于人的视力对紫色不是很敏感，所以就只看见从白色光中分离出来的蓝色光。

当黄昏来临太阳落下时，太阳接近地平线，比起太阳在天顶时，阳光需要穿过更多的空气才能到达地面，在此过程中，空气和大地将其中大部分的蓝光进行了散射，导致地面上的人几乎完全看不见蓝色，因此天空看上去是红色的。

图2—3　红色的天空

到了夜晚，天空中没有了太阳的光芒，背景色变成了黑色，只有满天星斗像一个个遥远的灯笼挂在空中。由于大气层的存在，星星的光线到达地面前会受到干扰，所以就出现了闪烁的情况。只有当月球出现在天空中，大地才会有些明亮。但由于月球自身不发光，它只是反射太阳光，因此即使是满月的时候，地面也不可能像白天一样明亮。另外，靠近月亮的星星会因为月亮的亮光而显得黯淡，而太阳系中另外一个明亮的天体——金星，也会使周边的星星显得黯淡，如图2—4。

图2—4　夜空中的月球与金星

天空中除了日月星辰的天文现象外，我们还会看到雷电、降水和地面水汽的凝结等天气现象，这些现象都是在地球的大气层中发生的。常见的天气现象有：雷暴、闪电、雨、雪、霰、冰雹、雾、霾、沙尘暴、扬尘、浮尘、露、霜、龙卷风等。

图2—5　沙尘暴

思考与讨论

1. 站在地球上仰望天空，所见的天空是什么形状的呢？为什么古人会认为天是圆的呢？

2. 中国有句成语叫“水天一色”，请在图2—6中找到海水与天的衔接处，并思考为什么水和天的颜色会那么接近？

图2—6　水天一色

3. 以下图片分别反映了哪些天气现象？请填写在横线上。

图2—7

图2—8

图2—9

图2—10

小资料

空气　指地球大气层中的混合气体。清洁的空气主要由氮气、氧气和二氧化碳等其他气体组成，无色无味。

天气　指某一个地方距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态，是影响人类活动的瞬间气象特点的综合状况。

气候　是指整个地球或某一个地区气象状况的多年特点。例如，长江流域的大部分地区，春秋温和，盛夏炎热，冬季寒冷，那么就称这里是“四季分明的亚热带气候”。

图2—11　空气成分比例图

太阳光　太阳光是由多种颜色的光组成的。用三棱镜可以将其分解为七种颜色，由于不同颜色的光折射角度不同，因此也就可以看到一束太阳光通过三棱镜后出现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。

图2—12　三棱镜折射太阳光

实践探索

模拟天空的颜色

根据本单元学习的内容，利用图2—13中的实验器材，模拟天空颜色的变化。

实验器材：

玻璃瓶、勺子、手电筒、垫高物、牛奶

实验步骤：

图2—13　实验器材

图2—14　加入牛奶

1　将水倒入玻璃瓶中至接近满瓶，加入半汤匙牛奶。盖好瓶盖后进行摇晃，使牛奶与水完全混合。

2　将手电筒平放在垫高物上，让光从一侧射进瓶子中，从不同的角度观察瓶中的混合液体，会看到不同的颜色。

图2—15　侧面观察混合液的颜色

图2—16　正面观察混合液的颜色