Question

为什么日出日落时天空是红色的

为什么日出日落时天空是红色的

Answer 1

是由于空气对太阳光散射造成的。
太阳光是广谱的，包含红外线、可见光、紫外线。它的能量集中于以黄色光为中心的可见光。可见光又可分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色。这些不同颜色的光线合在一起在我们的眼中产生了白色的视觉。所以太阳光的本色是白色。
空气对穿过它的光线有散射作用。通过空气的光线会有一部分偏离原来的运动方向而离开了原来的光束，且光的波长越短（波长短的光对应于偏蓝的光，波长长的光对应于偏红的光）散射作用越大。
太阳光穿过空气时偏蓝的光散射的多，偏红的光散射的少。这就是为什么天空是蓝色的原因。同时，这也是日出或日落时太阳为红色或橙黄色的原因。
有人会问，紫光的波长比蓝光的波长更短，天空为什么是蓝的而不是紫的？虽然说光的波长越短，被散射的越多。但是被散射的光线里还是各种波长的都有。就是说散射的光线里包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色。这些光线综合在一起，在我们的眼中形成了天蓝色的视觉。

Answer 2

回答两个问题，1.为什么天空大多数时候呈现蔚蓝色？；2.为什么日出日落的时候天空（以及云雾）呈现红橙色？

1. 天空（大气）的颜色是由大气散射的光所决定的，大气对于太阳可见光的散射主要是氧气和氮气分子造成的瑞利散射（又称分子散射，散射粒子的粒径远小于入射光波长，d<<λ），瑞利散射的强度与入射光波长的4次方成反比，波长越短的波被散射地越强，所以可见光中的蓝光（实际上是紫光不过人眼对紫光不如蓝光敏感）散射最强烈，天空呈现蔚蓝色。

2. 日出日落的时候太阳高度角很低，大气路径增长（就是太阳光要穿过的大气变多了），蓝光在抵达地表之前就被散射殆尽，绿光也被大量散射，只有波长较长的红光散射最少，穿透多，能够大量抵达地表，再混合上极少剩余的绿光，就呈现为红橙光，所以太阳附近的天空呈现红橙色。

   而远离太阳的天空之所以依然保持蓝色，是因为穿透那片天空（大气）的可见光的路径（直线）并不会经过人眼，红光透射到更远处的地表或者宇宙，只有蓝光被散射改变了传播路径才得以被人眼看到，和正常情况下天空蔚蓝色成色原理一样。

   不同于大气分子造成的瑞利散射，云雾主要是水滴造成的各向同性散射（散射粒子粒径远大于入射光波长，d>>λ，几乎均匀地散射所有可见光和近红外波段的波，所以云雾正常情况下看起来是白色），并且云雾所处的海拔相对较低，它们散射的是太阳方向可见光穿透大气后主要剩余的红橙光，因而也呈现红橙色。
   

Answer 3

刚刚英文查了下解答，总算明白了。补充一下。日出或者日落的时候，太阳光穿透的空气分子要比在高空的时候多得多。而在此情形下，能散射的短波长的蓝光要比在高空时散射的蓝光，相对少，而吸收的长波的红光和橙光要多。所以天空呈现为红色或者橙色。如果在高山的山顶，这种现象就不那么明显。