為什麼雲是白色的?

蓬鬆的白雲在天空中。

雲的顏色和亮度取決於陽光的反射、散射和透射。 當陽光到達大氣粒子時,藍光比其他顏色散射得更多,因此,白天的天空呈現藍色。 然而,當陽光到達雲層時,所有顏色的光都變得均勻散射。 光的均勻散射是由雲中包含的大水滴引起的。 因此,當從地球上觀察雲時,它們在藍天的背景下呈現白色。 因此,雲是白色的,因為來自太陽的光是白色的。

陽光散射背後的科學

陽光包含可以構成彩虹的全光譜顏色。 然而,每種顏色都有不同的波長,以納米為單位。 藍色的波長最短,為 400 納米,而紅色的波長最長,為 700 納米。 小顆粒可以比長顆粒更有效地散射短波長,而較大的顆粒(例如水滴)幾乎相等地散射所有波長的光。 由於大氣中有數以百萬計的水滴,陽光被散射成各種顏色,結合形成白色,使雲呈現白色。

形成雲的水滴對陽光的散射是通過稱為米氏散射的過程發生的,該過程本質上是折射。 當陽光照射到水滴上時,它會通過向前方向的折射重新定向或散射。 類似的重定向發生在天空中的數百萬個水滴中。 由於 Mie 散射與波長無關,因此會發生太陽光的隨機散射。 結果,正是所有顏色的均勻散射使雲變成白色。

為什麼有些雲是灰色的?

白雲是陽光向各個方向均勻散射的結果。 然而,當光的散射沒有到達雲的所有部分,尤其是底部和側面時,雲就會呈現灰色。 在大雨雲中通常可以看到灰色,這些雨雲比典型的云有更大的水滴。 雨雲的頂部仍然是白色的,因為它從太陽接收到足夠的白光。 當從飛機的窗戶觀察雨雲時,這一點很明顯,因為它們呈現出明亮的白色。 因此,灰色的雲層表明到達雲層底部和側面的陽光不足。