他咯咯地笑了,接着说道:“其实,某种意义上讲就是紫色的,只是你看到的有所不同。你的眼睛对紫色的敏感程度不及蓝色,而你的大脑也不会像光谱仪那样分析光线。你抬头看到的天空,有一部分已经过了你自己的处理,然后只是用‘蓝色’这个词代表你观察到的颜色。”
根据博伦的测量,在晴朗的中午,天空光中只有1/5的光线是真正的蓝色。“甚至爱因斯坦在研究光的散射时都忽略了这一细节,因为他从未真正看过天空光的光谱。
那么,究竟空气分子是如何散射光线的呢?
他停顿了一下,说道:“如果你确实想了解这一点,那就需要先弄清楚电子云在被快速振动的光波击中后,会有什么样的反应。电子相对于原子核的运动会产生电磁扰动,其波长或者说其颜色与入射光的波长有关。
空气分子同时会与很多光波产生这样的作用,但它们对蓝光与紫光的散射作用比其他颜色—比如说红色或黄色—更明显。换句话说,氮气分子可以对全波长的太阳光进行散射,就好比如果你有朋友在音乐厅偷偷地给你打电话时,手机里也会传来很多交响乐的声音一样。然而手机上的微型喇叭在传递小提琴的高音部分时,会比低音鼓的浑厚声响更为清晰;大气中的细小分子也是如此,它们会更热衷于散射短波长的光,比如,蓝光和紫光。我们对天空中“音更高”的紫色会有一些音盲,但我们还是可以从同样灿烂的蓝色中感受到很多乐趣。
在低层大气中,每一秒钟都会发生几十亿次散射过程,考虑到人类视力的局限性,最终你所能感知的,便好像是一群发着蓝光的分子“蜜蜂大气散射的影响巨大,它使你不能在白天看见星星,也是它使你可以在太阳落山很久之后还能看到书上的字。在我们头顶之上的这个看似不透明的穹顶,远不止是一层被动的天花板:它因自己的原子发出的光而光。不过到头来,天空之所以呈现蓝色还是由你的感官决定的。

有关光照对人类生理影响的最新研究发现,当人类视网膜暴露在蓝光之下时,会抑制褪黑素的产生过程,而褪黑素是一种诱导睡眠的激素。在古代,你的祖先可能就是因为对这种透过“天空滤镜”照过来的阳光有反应,才会在白天下意识地保持警惕,这也就是睡眠研究人员
所称的“不可见的视力”。然而,如今一些专家也认为,电脑屏幕、电视和其他类似钟表底光的人工照明发出的蓝光却可能造成很多疾病,例如抑郁、失眠以及其他与疲劳相关的病症。
要解释光照下的天空为何是蓝色,我们不妨将空气中的分子想象成一群看不见的微型蜜蜂—当然是不会蜇人的那种。在它们之中,你可以同时看到三种方式的运动正在进行着:整个蜂群在风的吹动下会整体移动,而单个“蜜蜂”则会因为混乱的热运动飘忽不定,但天空颜色主要来自于第三种运动—空气分子内部的运动,就好比蜂鸣也是蜜蜂自己身体发出来的一样。
蜂鸣声是由蜜蜂的肌肉快速振动而产生,翅膀拍击、打落花粉或是在寒冷的早晨使身体变暖,能量都来自这种振动。如果你的手心落了一只健
康的蜜蜂,也会因这种振动而感到发痒。分子发射光线就如同蜜蜂发射声波,只不过利用的是电子而非肌肉。当阳光照到氮气分子时,作为反应,分子
的电子云也会有节奏地跟着扭动,因此,研究这一无声“蜂鸣”的物理学家有时也会用音乐术语“谐振子”来指代分子。最近刚好有一位专家跟我描述了这一现象,还严厉警告说千万别把这一段解释砸了。
“很多人都搞错了,”克雷格·博伦( Craig bohren)跟我说道,“甚至不少科学家也是。只有你不再错误地声称天空只是蓝色或者主要是蓝色,你才是对的。”
这位德高望重的大气科学家已经从宾夕法尼亚州立大学退休。在给了我一个令人吃惊的警告之后,他开始带着我领略天空呈色的基本原理。“大气主要由氮气与氧气分子构成,它们的直径比可见光波长要小得多,因此当阳光照射过来后,它们便会将阳光散射到四面八方。实际上,它们会散射所有颜色的光,只不过波长较短的光会更为明显。”所谓波长较短的光,也就是蓝光,但也包括紫光。所以现在问题来了:为什么天空看上去不是更接近紫色?