光的奇迹——为什么天空是蓝色的？

为什么天空是蓝色的？

空气是透明的，阳光是无色的，那么为什么天空呈现蓝色呢？

还有，为什么平时蓝色的天空在早上和晚上会变成红色？

有两种类型的光：蓝光和红光。蓝光的波长短，红光的波长长。波长越短，光“散射”越强烈（蓝光散射越强烈）。

白天，天空呈现蓝色，因为强调了强烈散射的蓝色。早晨和傍晚，光线长时间穿过大气层，因此蓝色被完全散射，而散射较少的红色和橙色被强调，使天空呈现红色。

光是[散射]

光具有波动性。即使是水波，当平行行进的波纹碰到比波的运动（波长）大的障碍物时，如果仔细观察，你会看到波纹在障碍物后面缠绕的现象。在光中也可以看到同样的现象，光是一种波。当光遇到大于其波长的障碍物时，其波形发生变化的这种现象称为“衍射”。此外，当光（一种波）撞击到小于大气中波长的颗粒和分子时，它们会振动，颗粒和分子“中继”波，向周围环境发射相同波长的光。这种现象称为光的“散射”。

[散射] 空气中的分子发生

直到19世纪末，人们都认为光是被大气中的灰尘和水滴散射的。然而，灰尘和水滴的波长大于光的波长。当光照射到小于光波长的物体时，就会发生光散射。瑞利（英国物理学家，1842-1919）得出结论，颗粒是被空气中的氮和氧分子散射的。散射有多种类型，但空气中分子的散射特别称为“瑞利散射”。

蓝光强烈[散射]

有两种类型的光：蓝光和红光。普通光是多种光的组合，每种光都有自己的波长。将这种光分成不同波长的成分称为“光谱”。蓝光的波长较短，红光的波长较长。天空是蓝色的，因为波长越短，散射越强，因此蓝光比红光散射更强。（我们之所以看不到波长较短的紫罗兰色，是因为人眼很难感知到紫罗兰色。） 天空在早晚变红的原因与光线经过的距离和路径有关。阳光穿过的大气层。

随着穿过大气层的距离增加，蓝光被完全散射，而不太可能被散射的红色和橙色被强调并到达人眼。

[散射]各种现象

在瑞利散射中，散射光的强度与波长的四次方成反比。红光的波长大约是蓝光的两倍，因此散射大约弱16倍。瑞利还发现，光传播方向上的散射最强，垂直方向上的散射强度只有一半。白天，太阳直射头顶，因此人眼向上看时，光散射最强，这意味着天空是蓝色的。顺便说一下，当光的波长和空气中漂浮的水滴或气溶胶等颗粒的尺寸几乎相同时，就会发生“米氏散射”。在这种情况下，散射强度与波长无关。这就是为什么当空气污染时，云会呈现白色，天空呈现白色。

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