為什么天空是藍(lán)色的

事實(shí)上天空之所以是藍(lán)色的原因是因?yàn)槿齻€(gè)簡(jiǎn)單的因素組合在一起：陽光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成的，地球的大氣層是由分散不同波長(zhǎng)光的分子組成的，它們的大小不同，我們的眼睛也很敏感，把這三件事放在一起，

陽光是由所有不同顏色的光組成的……我們的太陽的光球?qū)臃浅?，接?000K，它發(fā)出一種廣譜的光從能量的紫外線到可見的，從紫色到紅色，然后深入到光譜的紅外部分。

的能量光也是短波波長(zhǎng)(和高頻)光，而較低能量的光有較長(zhǎng)波長(zhǎng)(和低頻率)而不是高能的。當(dāng)你看到一個(gè)棱鏡將太陽光分解成它的各個(gè)組成部分時(shí)，光產(chǎn)生分裂的原因是由于紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)色光長(zhǎng)。

在我們的日常生活中不同波長(zhǎng)的光反應(yīng)不同與物質(zhì)的反應(yīng)是極其重要和有用的。微波爐上的大洞允許短波長(zhǎng)的可見光出入，但要保持較長(zhǎng)波長(zhǎng)的微波光反射它。太陽鏡上的薄涂層反射紫外線、紫色和藍(lán)光，但允許長(zhǎng)波長(zhǎng)的綠色、黃色、橙色和紅色穿過。

這些微小不可見的粒子組成了我們的大氣層——像氮、氧、水、二氧化碳和氬原子一樣的分子，它們都散射所有波長(zhǎng)的光，但更有效地散射短波波長(zhǎng)的光。

因?yàn)檫@些分子比光本身的波長(zhǎng)要小得多，所以光波長(zhǎng)越短，它散射的越好。事實(shí)上它在數(shù)量上遵循一種叫做瑞利散射的定律，它告訴我們?cè)谌祟愐曈X的短波波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫光，比在長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光多出9倍多。(波長(zhǎng)的散射強(qiáng)度成反比的四次方:我∝λ-4)。

當(dāng)陽光照射在地球大氣層的每一個(gè)角落的時(shí)候，光的紅光波長(zhǎng)只會(huì)有11%的散射，所以在你的眼睛里就像紫色的光一樣。

當(dāng)太陽在天空高時(shí)這就是為什么整個(gè)天空是藍(lán)色的。它在離太陽較遠(yuǎn)的地方看起來更亮，因?yàn)樵谶@些方向上有更多的大氣層(因此更多的藍(lán)光)。在任何方向上，你都能看到從陽光中發(fā)出的散射光，照亮了你眼睛和外太空之間的整個(gè)大氣層。這對(duì)天空的顏色有一些有趣的影響，這取決于太陽的位置和你在看的地方。

如果太陽在地平線以下光就必須穿過大量的大氣層。藍(lán)色的光分散在各個(gè)方向，而紅光則不太可能散射，這意味著它會(huì)到達(dá)你的眼睛。如果你在日落或日出之前乘飛機(jī)，你就能看到這種效果的壯觀景象。

從太空描述和宇航員返回的圖像來看，這是一個(gè)更好的視角。

在日出/日落或月升/月日落時(shí)，來自太陽(或月亮)的光必須經(jīng)過大量的大氣層，離地平線越近，光線穿過的大氣層就越多。當(dāng)藍(lán)光散射到各個(gè)方向時(shí)，紅光散射的效率要低得多。這意味著兩個(gè)光從太陽或月亮的磁盤本身變成了紅色的顏色,但也從附近的太陽和月亮的光線——撞到大氣和散射的光到達(dá)我們的眼睛——之前只有一次優(yōu)先發(fā)紅了。

在日全食時(shí)當(dāng)月亮的影子落在你身上，遮擋陽光直射到你周圍的大片區(qū)域時(shí)，地平線就會(huì)變成紅色，而不是別的地方。在全食的路徑上，光線照射在所有的方向上，這就是為什么在大多數(shù)地方，天空仍然是藍(lán)色的。但在視界附近，那些分散在各個(gè)方向的光很可能在到達(dá)你的眼睛之前再次散射。紅光是最可能穿過的光的波長(zhǎng)，最終超過了更有效的散射藍(lán)光。

所以盡管如此，你可能還有一個(gè)問題:如果波長(zhǎng)較短的光線更有效地散射，為什么天空不會(huì)呈現(xiàn)紫色?事實(shí)上，有更多的紫光來自于大氣而不是藍(lán)色的光，但也有其他顏色的混合。因?yàn)槟愕难劬τ腥N類型的視錐(用于檢測(cè)顏色)，以及單色桿，這是所有四種需要在分配顏色時(shí)被你的大腦解釋的信號(hào)。

每一種錐體，加上桿對(duì)不同波長(zhǎng)的光都很敏感，但它們都在一定程度上受到天空的刺激。我們的眼睛對(duì)藍(lán)色、青色和綠色波長(zhǎng)的反應(yīng)比對(duì)紫羅蘭更強(qiáng)烈。即使有更多的紫光，也不足以克服我們大腦傳遞的強(qiáng)烈的藍(lán)色信號(hào)。

這是三個(gè)因素的結(jié)合：1、陽光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成的2、大氣中的粒子非常小，分散的短波波長(zhǎng)的光比長(zhǎng)波波長(zhǎng)的光更有效3、我們的眼睛對(duì)各種顏色都有反應(yīng)

這使得天空對(duì)人類來說是藍(lán)色的。如果我們能非常有效地看到紫外線，天空就會(huì)出現(xiàn)更多的紫色和紫外線;如果我們只有兩種類型的視錐(像狗)，我們可以看到白天的藍(lán)天，而不是紅色、橙色和日落的黃色。但別被愚弄了：當(dāng)你從太空看地球時(shí)它也是藍(lán)色的，但大氣層與它無關(guān)!