陜西
5月7日晚上，浙江舟山天空出現極其罕見的一幕，天空呈現“血紅色”，不少網友拍到這種場景，發布到社交媒體上，引起了不小的轟動。
關于天空為什么會變紅，物理學的解釋十分權威。網上很多蹭流量的說這是地震的前兆，這完全是營銷號的把戲。
作為科普博主，這篇文章將從量子力學的微觀角度，徹底幫助你理解，為什么天空會變紅。
首先給出一個顛覆大眾的認知，這個宇宙本來就沒有顏色，顏色只是生物體的大腦對電磁波的抽象認知。天空之所以是藍色的，也只是在人類的眼中是藍色的，而在某些動物眼中可能就是紫色的。
電磁波在宇宙中極其普遍，任何溫度在絕對零度之上的物體都會輻射出電磁波。而宇宙中沒有任何物體能達到絕對零度，所以說宇宙中所有的物質都會發出電磁波。
最常見的電磁波來自核外電子能級躍遷釋放出的能量。
我們知道，物質都是由原子構成的，原子又由原子核和核外電子構成。
核外電子繞原子核運動并不是類似行星繞恒星那種圓周運動，而是一種以能量分級的軌道形式。
電子在原子核外會處于不同的能級狀態，只要電子的能級軌道發生改變，就會躍遷到其他軌道上，同時會伴隨著能量釋放和吸收，而這些能量就是以電磁波的形式表現出來。
電磁波具有波長和頻率兩個特征
電磁波的波長大小就是兩個波峰之間的距離。
在宇宙中，電磁波的波長短到幾納米，長到幾公里。所以電磁波的波長大小就有無數個數值。
但是人類的眼睛十分挑剔，大概只能識別出波長到380nm到750nm波長的電磁波，處于這一波長段的電磁波就是可見光。
而人類的眼睛十分神奇，波長不同的電磁波在眼睛中就會呈現出不同的顏色。
比如400nm長的電磁波在人的眼睛中就是紫色的視覺效果，700nm的波長就是紅色的視覺效果。處于這兩種波段之間的顏色就是紅橙黃綠藍靛紫。
所以世界本來就沒有顏色，顏色只是生命體的眼睛對電磁波波長的一種抽象認知。
我們先解釋為什么天空呈藍色，就會明白天空偶爾變成紅色也是正常的現象。
太陽會持續發出各個波長段的電磁波，這里面就包括可見光波長段的電磁波。
當這些電磁波抵達地球時，會首先和大氣層中的空氣分子發生作用。
空氣分子的主要成分是氮氣和氧氣。氮氣和氧氣分子外圍都有核外電子。
不同的分子，核外的電子能級軌道包含的能量不同。只有能量剛好約等于電子能級軌道差的倍數時，這些電子才會吸收電磁波，而電子吸收電磁波后，又會從不同方向釋放相同能量和波長的電磁波，這就是電磁波的散射。
反之電子則不會吸收這些電磁波，也叫電磁波的穿透。
而空氣分子中的氮氣和氧氣的核外電子的能級只會吸收400nm到500nm波長段的電磁波。
巧好，這一波段的電磁波正是紫光和藍光。空氣分子吸收藍光和紫光后會從不同的方向又釋放400nm～500nm的電磁波。
也就是說，藍光和紫光被空氣分子散射到整個天空中，導致人的眼睛看到的天空是藍色和紫光。而其他顏色的電磁波不會被空氣分子吸收，它們就會穿過大氣層，抵達地面或者飛出地球。
為什么天空只是藍色，而不是紫色的？
這完全在于人類的眼睛對藍光的接受度十分強，對紫光的敏感度比較差。所以眼睛會更青睞在大腦中呈現出藍色，而忽略紫色。
如果是其他動物，它們的眼睛或許對紫光更敏感，對藍色不感興趣。那么它們眼中的天空就是紫色的，這就是瑞利散射。
浙江舟山天空呈現血紅色的根本原因可以在火星大氣成分中找到答案。
火星的大氣層和地球完全不同，火星大氣主要是二氧化碳，所以火星大氣分子的核外電子能級軌道躍遷對電磁波的能量吸收就和地球大氣完全不同。
火星大氣主要吸收600nm的電磁波，這就是紅光。吸收紅光的大氣分子又會四處散射紅光，導致火星天空呈現紅色。
事實上，對紅色散射最強的元素是碳
科學推測，舟山天空中呈現血紅色意味著在舟山局部空氣分子中的碳含量急劇上升。
可能的原因就是煙霧，煙霧顆粒的大小一般在1000nm左右，其中包含中大量的碳元素。
在地球上，除了空氣分子會吸收電磁波，空氣中的微粒，水分子，和其他成分也會吸收電磁波。只是這些物質對電磁波的吸收和散射的規模遠比不上空氣分子。所以天空的顏色還是由空氣分子的散射主導的。
空氣分子中一旦出現某種元素對電磁波的吸收超過氮氣和氧氣，那么天空的顏色就由這種元素主導。
所以大膽推測，舟山天空的血紅色極有可能是由于碳含量的增加導致的。
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