乌云呈现黑色的主要原因是光线在云层中的强烈散射和吸收作用,具体可归纳为以下四点:
光线散射与吸收
乌云内部水滴或冰晶密集分布,导致光线在穿越时发生米氏散射(瑞利散射的补充机制)。米氏散射对所有波长光均匀散射,使云体整体呈现均匀暗色,而非单一颜色。
云层厚度与密度
厚密云层(如积雨云)的光学厚度大,光线需穿透更多水滴,导致大量光被吸收和散射,地面观察者看到的云体颜色加深。
水滴/冰晶尺寸影响
当云内水滴或冰晶尺寸接近可见光波长时,瑞利散射效应减弱,米氏散射占主导。此时所有颜色光均被均匀散射,云体颜色更暗。
光照角度的作用
日出/日落时,光线需穿过更长的大气路径,散射作用增强,进一步加深云体颜色。正午直射光虽穿透云层,但散射损失仍显著。
总结 :乌云的黑色源于云内水滴/冰晶的密集分布、光学厚度大、米氏散射主导的光学特性,以及光照角度的影响。