地球的变化与各种颜色的关系（地球简史之地球的颜色）

地球简史

地球的颜色

作者：泡爹

随着九月份的开学，泡哥升入了初中。

初中阶段，学校会开设历史、地理、生物等新的课程。

为了配合孩子的成长和学校的教学。

从这一节开始，泡爹会同大家一起，跳出我们之前讲的中国古代史的范畴，开启一次“大历史”的旅行（《地球简史》系列）。

既然叫“大历史”，那就一定得有个相对宏观的视角。

所以，泡爹先问同学们一个需要大视角的问题：

我们的地球，从外部（太空）看是什么颜色的？

泡哥：“蓝色的！”

没错，地球是个蓝色的星球，我想这个问题对大家来说并不难。

要想弄明白天空为什么是蓝色的，我们首先得明白一个道理：我们周围的事物之所以显现出颜色来，仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的，但白光其实是：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，各种色光的集合。

如果你不信，彩虹可以作证。

不同颜色的光具有不同的“波长”，按照从红到紫的顺序，光的波长逐渐变短。

这类似于水面的“波纹”，大石子激起了大波浪，小石子激出了小波纹。

如果你把光线设想为波浪，泡爹接下来的叙述大家就比较容易理解。

光的传播很像波浪，所以与波浪传播时类似，光在前进的路上也难免会遇到一些障碍物。

如果你有过在海边或湖边观察波浪的经验，你肯定会注意到：

前进的波浪如果碰上一块小石子或一个别的什么比这个波浪小的障碍物，那么波浪会轻松地越过障碍物继续向前运动。

如果前进的波浪碰到的障碍物是一块大礁石或其他大的障碍物，它们就会被反弹回来，改变了波浪的方向。

光的传播也同样遵循这样的规律。

当阳光从太空照向地球是，进入大气层后，光就不幸遇上了障碍物——大气层。

大气层里的空气并不是空的，它由很多很多微小的微粒组成。

其中百分之九十九不是氮气便是氧气。

氧气和氮气微粒的大小很小，就像是一大堆小的礁石。虽然阻挡不了波长比较大的红光、黄光、绿光啥的，但刚好能阻挡住一部分波长较小的蓝光和紫光。

波长较小的蓝、紫光从这些众多的小“绊脚石”上弹回，自然也就改变了自己的方向，将天空染成了蔚蓝色（蓝光 紫光）。

以上讲的这种现象叫做“散射”。

发现这种“散射”现象的科学家叫瑞利，他是在100年前发现的，所以光的这种散射也被称作“瑞利散射”，瑞利也因此获得了《诺贝尔奖》。

过去有一种说法：天空的蓝色是由于“大气中的尘埃以及其他微粒散射蓝光的能力大于散射其他波长较长的光子的能力”造成的。

这个说法显然是不对的。

以我们近几年深恶痛绝的“雾霾”为例就可以轻松地证伪他。

下次，等PM2.5之类的空气污染指数再次爆表时，请大家抬头看看天空是什么颜色。

如果上面的说法是正确的，那雾霾爆表的时候我们应该看到是比平日更蓝的天空。

这显然是不可能的。

以我们近些年久经雾霾肆虐的经验来看。

雾霾天的时候，大家所看到的天空，应该是白茫茫的一片才对。

这是因为：

可见光的波长为400纳米~700纳米，而PM2.5的直径为2.5微米，也就是2500纳米，这个尺寸对于可见光来说无异于庞大到无法逾越的障碍物。当可见光遇到雾霾天的时候，无论是赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的哪种光，都会统统被散射。

“集体撞墙”的结果就是，散射出来的还是集体——白光。

所以，我们可以笃定地说：

空气分子和瑞利散射一同造就了天之蓝，天之蓝造就了海之蓝，海之蓝塑造了地球之蓝，这才使得地球变成了一颗美丽的蓝色星球。

弄懂了现在的地球为啥是一个蓝色的星球后，接下来，泡爹又有一个问题要问大家：

现在显示为蓝色的地球，过去一直都是这个颜色的吗？

如果不是，那他曾经展现过哪些色彩呢？

关于这个问题，泡爹问过很多人，发现，不仅很多小朋友不知道答案，其实就连很多成年人也会被问得一头雾水。

所以接下来，泡爹就按时间的顺序，给大家介绍一下，地球那曾经“色彩斑斓的过去”。

1、红色胚胎期：

如果泡爹告诉你，地球曾经一度像一颗被烧得通红的铁球，表面布满了炙热的岩浆，地表温度高达1200℃。

除了地表炙热的岩浆外，空气中还充满了有毒的大气，任何生命都不可能在他上面生存。

我想这样的地球对很多人来讲，都会觉得难以接受，可46亿年前的地球却真的就是这个状态。

那时的太阳系刚刚形成不久，地球也是刚刚生成，地球从太空看过去，就像一个红褐色的火球，我们权且把这一时期叫做地球的“红色胚胎期”吧。

2、黑色幼年期：

时间可以让人成长，地球虽然不是人，但也没例外。

“胚胎期”的地球能量十足、布满岩浆，但经过7、8亿年的不断冷却，慢慢的那个躁动不已的地球逐渐地安静了下来，曾经流淌在地球表面的熔岩逐步地冷却固化，到了39亿年前，地球的表面就形成了一个由岩石构成的薄薄的地壳。

这时的地壳就像一层鸡蛋壳，虽然包裹在他内部的依然是那些躁动不安的岩浆，但至少从表面看他比之前“成熟”多了。

黑色的着装通常让人感觉比较沉稳，地球换上了黑色的“外衣”，自然也就表明自己成长了一步，进入了自己的第二个颜色时期——“黑色幼年期”。

3、紫色童年期：

有了地壳的地球表面那时候还没有水，不过没有水的地球却每天都在下“大雨”（流星雨）。

38、9亿年前的流星雨是我们现在的人很难想象的，那是真正由流星组成的雨，每分钟都会有成千上万的陨石像雨点一样地落向地球。

而且这密集的流星雨一下就是2000万年！！！

你没看错，就是下了2000万年。

流星雨虽然不是“雨”，但却给地球带来了水。

陨石中含有的少量冰晶随陨石一起降落在了地球上，水虽然虽不多，只占地球整体的0.1%，但这就是我们直到今天地球上所拥有的全部水的来源。

o.1%的水有多少？如下图：

这水是不是比你想象的要少很多？

但是没办法，这就是实事，地球上确实就这么一点水。

水少没关系，再少的水也是生命之源。

38~35亿年前。

海水中出现了最早的生命——单细胞细菌

这时候的大气层还无法过滤对生命有害的紫外光和辐射，为了躲避紫外光和辐射，细菌只能在深海存活。

此外，为了进一步降低紫外光对自己的伤害，细菌还把自己也进化成了紫色。

那时的地球表面已经布满了海洋，由于海洋中大量充斥这紫色的细菌，因此整个星球呈现为紫色，泡爹给这一时期起名叫做“紫色童年期”。

4、绿色少年期：

紫色细菌制造了最初的氧气，一部分的氧气转化成了“臭氧”，在大气层的外面形成了一个可以阻挡太阳有害辐射的“臭氧层”。

（臭氧是地球大气中一种微量气体，它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。臭氧（O₃）又称为超氧，是氧气（O₂）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要分布在10~50km高度的平流层大气中）

35亿年前。

紫外辐射在臭氧层的作用下降低了。

上层海水中出现包含有“叶绿素”的一种新的生物“蓝藻”。

由于有叶绿素，所以可怜的蓝藻“被绿了”！

叶绿素的出现改变了大海的颜色，地球很快由紫转绿，进入了他的“绿色少年期”。

5、白色青春期：

地球一绿就绿了很多亿年，这期间藻类不断地制造着氧气，地球大气中的氧含量不断地升高，直到7.5亿年前。

7.5亿年前，地球突然进入了一个温度骤降的时期，时间持续了漫长的1.5亿年，科学家们把这一时期称作：震旦纪大冰期或雪球地球期。

（为什么地球会突然降温，科学界说法不一，但大体倾向于：大陆因为一次著名的”超级地幔柱“的火山活动分裂了，形成几个小的陆地，这个就使得陆地的海岸线增加了很多；海岸线的增加带来两个后果：一个是生物在岸边的活动增加，光合作用的加强导致大量CO2被吸收，二个是同样增加了大陆的硅酸岩风化，而吸收了不少CO2，这两个结果导致大气的CO2迅速减少，“温室”变“冰室”，产生巨大的冰雪覆盖，进而产生了失控的反照率事件，而最终形成了“雪球”。）

雪球地球期的地球，套用一句郭德纲相声里的话形容，就是：“这孙子冻上了！”

那时的地球从南极到北极，都被厚达几公里的冰川完全覆盖。

从太空看过来，地球完全就是个白色的冰疙瘩，所以这算是地球最为叛逆的一个时期，姑且叫它“白色青春期”吧。

6、蓝色成年期：

雪球地球期之后，由于火山的喷发增加了大气中CO2的含量，地球的气温开始逐步地回升了，冰川消融大海再现，地球迎来了生命的大爆发。

直到我们人类主宰了这个星球。

几亿年之后，当我们抬头望天的时候，天空变成了蔚蓝的颜色，地球终于变成了我们熟悉的那个蓝色星球。姑且把现在这个阶段叫做地球的“蓝色成年期”吧。

虽然泡爹个人也觉得蓝色的地球最为顺眼，但回看地球46亿年的成长史，我们不应该忘记地球所经历的每一个阶段：

红色的胚胎期、黑色的幼年期、紫色的童年期、绿色的少年期、白色的青春期，蓝色的成年期。

好了。

这一节，有关地球的颜色变化，以及伴随地球颜色变化的地球成长，我们先介绍到这里。

下一节泡爹给大家扒一扒“植物的努力”。

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