陽光的那些事兒:天空為什么是藍色的代赁?

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在上一次的文章《土雞蛋的那些事兒》里扰她,我們提到了太陽光譜。

現(xiàn)實生活中芭碍,我們?nèi)庋劭梢姷奶柟馔揭郏怯啥喾N顏色的光組合而成,當(dāng)陽光通過某些物質(zhì)窖壕,例如水霧時忧勿,就可能出現(xiàn)光的折射杉女,而形成彩虹。

當(dāng)然鸳吸,太陽發(fā)出的光線其實遠不止可見光這么一部分熏挎,科學(xué)上將太陽光主要分為可見光與不可見光,如下圖层释。

紫外線的那些事兒

當(dāng)太陽光通過大氣層時婆瓜,在平流層的臭氧層會吸收太陽光中的波長306.3nm(納米)以下的紫外線,主要是一部分中波紫外線UVB和全部的短波紫外線UVC贡羔。

只有長波紫外線UVA和少量的中波紫外線UVB能夠輻射到地面廉白。

波長越短,對細胞的損傷越嚴重乖寒。

像常見的紫外線滅菌燈猴蹂,其發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩種,254nm紫外線通過破壞微生物的DNA來殺滅細菌楣嘁,而185nm紫外線則可將空氣中的O2變成O3(臭氧)磅轻,以其強氧化性殺滅細菌。

長波紫外線對生物細胞的傷害要比中波紫外線輕微得多逐虚。所以臭氧層對于地球生命的保護功不可沒聋溜。

天空為什么是藍色的?

天空為什么是藍色的叭爱?這是個有趣的問題撮躁。

當(dāng)年阿姆斯特朗站在月球上時,天空一片漆黑买雾,和我們?nèi)粘把曼?吹降奶炜斟娜徊煌?/p>

那這一切的原因是什么呢?

這便要提到瑞利散射了漓穿。


湖光秋月兩相和嗤军,潭面無風(fēng)鏡未磨。

遙望洞庭山水翠晃危,白銀盤里一青螺叙赚。

——劉禹錫

提到湖,我們便會聯(lián)想到霧氣騰騰的山水天地間山害。

朦朦朧朧的霧氣纠俭,是水汽凝結(jié)成的細微水滴,懸浮于空中而致浪慌。

而在地表大氣圈中冤荆,有著無數(shù)比水滴更微小的各種氣體分子,例如氧氣权纤、氮氣钓简、二氧化碳等乌妒。

當(dāng)陽光從太空中穿入大氣圈時,每一束陽光都會穿透層層的各種氣體分子外邓。

由于每種氣體分子的直徑遠小于入射光波長(常見氣體分子直徑一般小于0.5nm)撤蚊,因而入射光在各方向上的散射光強度是不一樣的。強度與入射光的波長四次方成反比损话,這種現(xiàn)象稱為瑞利散射侦啸。

因為藍光的波長相對較短, 因此其散射光的強度更大丧枪,所以下午的天空更多地呈現(xiàn)出藍色光涂。

紅橙黃綠青藍紫,紫光的波長小于藍光拧烦,那為什么天空不是紫色的呢忘闻?

這就涉及到太陽光本身的因素了。

我們概念中的紫色恋博,主要是指紫羅蘭花所代表的顏色齐佳。而這種顏色的波段主要為?380-410nm,而太陽光本身所含的紫色光線明顯少于藍色债沮,所以天空呈現(xiàn)出我們?nèi)粘K姷奶焖{色炼吴。

維生素D的起源

談到陽光,不得不提一種與陽光相關(guān)的營養(yǎng)素:維生素D疫衩。

維生素D被廣為流傳的作用缺厉,是它可以促進鈣吸收與利用。當(dāng)然隧土,這只是很簡略的說法。

隨著第一次工業(yè)革命的發(fā)展命爬,18世紀(jì)中后期的歐洲曹傀,以煤炭為主要燃料的工業(yè)區(qū)大氣污染日益嚴重。

大眾所熟知的“霧霾”饲宛,早在百年之前就曾在歐洲很多國家發(fā)生過皆愉。作家狄更斯有一本書《霧都孤兒》,講述的便是以霧都倫敦為背景的故事艇抠。

在工業(yè)革命席卷歐洲的同時幕庐,一種被后世稱為“佝僂病”的疾病也逐漸流行。

早在1820年家淤,波蘭醫(yī)生Jedrzej Sniadecki觀察到异剥,生活在華沙城市里的孩子中,佝僂病的患病率明顯高于農(nóng)村孩子[1]絮重。

他認為疾病可能與城市建筑過密擋住了陽光有關(guān)冤寿,于是把患病孩子帶到鄉(xiāng)村接受光照歹苦,并成功地治療了患病孩子。

但他的研究結(jié)果并未受到重視督怜,當(dāng)時科學(xué)界普遍認為殴瘦,陽光照射皮膚治療骨骼疾病是不可思議的。

多年之后号杠,通過流行病學(xué)的調(diào)查研究蚪腋,英國醫(yī)學(xué)會發(fā)現(xiàn)佝僂病在不列顛群島農(nóng)村地區(qū)很少見,相反在工業(yè)化城鎮(zhèn)非常常見姨蟋。尤其是空氣污染嚴重城市屉凯。

在重污染的城市中,兒童佝僂病的患病率高達90%芬探。

這些證據(jù)都指向了——陽光神得。

多年之后,醫(yī)生Huldschinsky通過紫外線燈照射佝僂病患者偷仿,并成功治愈哩簿。

而與此同時,食物中的維生素D也逐漸被揭示酝静。

美國科學(xué)家Elmer McCollum和Marguerite Davis在魚肝油里發(fā)現(xiàn)了一種物質(zhì)节榜,起名叫“維生素A”。

之后别智,英國醫(yī)生EdwardMellanby發(fā)現(xiàn)宗苍,喂了魚肝油的狗不會得佝僂病,于是得出結(jié)論維生素A或其協(xié)同因子可以預(yù)防佝僂病薄榛。

1921年Elmer McCollum破壞掉魚肝油中維生素A讳窟,做同樣的實驗,但結(jié)果相同敞恋,說明佝僂病的治愈與維生素A無關(guān)丽啡。

此時已經(jīng)有了維生素A、B硬猫、C补箍,所以他將之命名為維生素D。

維生素D的探索歷史

最初人們并沒有意識到啸蜜,維生素D不同于其他維生素坑雅。一般的維生素需要通過飲食攝入,而維生素D則可通過皮膚暴露于紫外線光自身合成衬横。

直到1925年裹粤,人們才認識到,7-脫氫膽固醇 經(jīng)過光照后蜂林,會產(chǎn)生一種脂溶性維生素(現(xiàn)稱維生素D3)蛹尝。

此后后豫,德國哥廷根大學(xué)Adolf Windaus(阿道夫·溫道斯)因?qū)︾薮寂c維生素的關(guān)系的研究成果獲得1928年諾貝爾化學(xué)獎,但當(dāng)時維生素D的結(jié)構(gòu)并不清楚突那。

1929年挫酿,倫敦的英國國家醫(yī)學(xué)研究所通過X射線衍射,證明類固醇分子是扁平的愕难。

1931年早龟,艾斯丘(F. A. Askew)的英國小組緊隨其后,確定了維生素D2的化學(xué)組成(又稱麥角骨化醇)猫缭,它是由麥角固醇衍生而來的葱弟。

5年后,溫道斯合成了7-脫氫膽甾醇分子猜丹,并通過輻照將其轉(zhuǎn)化為維生素D3芝加,現(xiàn)稱為膽骨化醇。

至此射窒,維生素D的發(fā)現(xiàn)歷史逐漸近于尾聲藏杖。

維生素D有哪些作用呢?

除了我們?nèi)粘I钪兴私獾降模c鈣的吸收相關(guān)的作用,還有哪些呢伙判?

文章有些長了……所以留在下次吧……

參考文獻:

1、寧志偉, 王鷗, 邢小平. 維生素D的研究歷史[J]. 中華骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病雜志, 2018.

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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