雲為何有不同顏色？

THE MERIT TIMES

文／山羊 2023-08-18

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圖／123RF

文／山羊

受颱風外圍環流影響，小明發現天空烏雲密布，即將下大雨樣子。這時，他卻聽見爺爺在聽「藍藍的天，白白的雲……」老歌，突然想到：為什麼平常我們看到的大都是藍天白雲，但天氣不好時雲又變成灰、黑色？還有，日出或傍晚時，又為何可以見到紅、橘、黃色的美麗雲彩？

其實，天空中的雲就是水蒸氣的凝結。當地面上的河流、湖泊和海洋等水體的水分蒸發時，我們周圍空氣就充滿水蒸氣。等地面附近空氣變暖時，它就開始上升，達到一定高度後又開始冷卻，凝結成水滴，或者在更冷的溫度時凝結成冰晶，於是形成雲。一旦雲變得太密、太厚、太重，無法被上升氣流頂住，它就會以雨、雪或冰雹等形式降落到地面。

藍天白雲鮮明對比

我們都知道白色的陽光是由彩虹的顏色所組成的。根據科學家測定的結果，綠、藍和紫色光的頻率較高，波長較短（以藍光為例，波長約400多奈米，1奈米是10億分之1公尺），有人就稱這些光擁有「短小的腿」。

當陽光進入大氣層撞擊空氣粒子時，藍色光因頻率高而波長短（即步子小但速度快），便被「散射」得到處都是，布滿整個天空。換句話說，就是大氣粒子散射的藍光多於其他顏色，因此天空看起來才會是藍色的。

至於雲的水滴和冰晶所結合成的小水珠，平均約為1萬奈米，比可見光的波長大很多，因此所有不同顏色的光在撞擊雲滴時都會均勻散射，防止光譜中其他顏色凸顯出來，使得這些顏色又共同組合成白光。也就是說天氣好時，光線會均勻分散在雲層上，讓雲呈現白色，與藍天形成鮮明對比。

黑雲滿天白雲還在

然而，當雲裡面的水分子愈聚愈多，水滴開始密集，進而合併變大，於是雲層變低、變厚，甚至整個太陽都被雲遮住。這時，陽光通常無法或者很少能夠穿透到雨雲的底部，如此一來，我們抬頭看到雨雲的底部時，原本看到的白雲就變成烏雲了。

舉個例吧，當你坐車上山，也許烏黑的空中正下著雨，可是穿透雲層，上山到一定高度時，卻可能看到一片白色的雲海。或者，你在搭乘飛機飛過雨雲時，可能也會發現頂部是白色的雲層，但底部卻是正下著雨的烏雲呢。

另外，在沒有月光（月球反射的陽光）的夜晚，因為沒有光線，我們抬頭看到的雲也可能是暗灰或是黑色的。但是在月光明亮的夜晚，我們還是可以看到白色，或者至少是灰白色的雲。

日出日落多見彩霞

不過雲並不是非黑即白。在日落或日出時，太陽的角度較低，太陽光斜射，因此必須穿過更多大氣層，增加傳播的路徑。由於紅、橙和黃色光的頻率低，波長長（以紅光為例，波長約700奈米），即「腿長，步伐大」，很容易跨過障礙物，不易阻擋，因此可以到達更遠的地方，讓這些光更快到達地球，所以在日出和日落時，我們就能常常看到紅、橙和金黃色的彩霞了。

總之，雲的顏色取決於陽光、雲的密度、一天中的時間、太陽的位置以及雲跟其他雲相對的位置等主要的因素。

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