Question

天空为什么是蓝色的？

Answer 1

如果阳光从天空照射下来，它就会连续不断地碰到某些障碍——即使没有下雨。因为光所必须穿透的空气并不是空的，它由很多很多微小的微粒组成。其中的大多数，百分之九十九不是氮气便是氧气，其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒，它们来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒比一滴雨水小一百万倍，但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回，并改变自己的方向：光线被散射出去，这是我们化学家和物理学家们的说法。波长短的蓝色光和紫色光比波长长的橙色光和红色光散射得多。所以散射的光中，紫光比红光几乎多10倍，而蓝光则几乎比红光多6倍。绿色的、黄色和橙色的光线，敌不过占优势的蓝色光线和紫色光线，所以我们觉得这些散射的光是蓝色的——天蓝色的。发现这一切的是英国物理学家和诺贝尔奖获得者瑞利勋爵，他在130年前就已经发现了：当光线透过空气偏离了它原来的直线方向时，光的波长不同，偏离的距离不同。后来人们为了向他表示敬意，便把这个散射过程叫做瑞利散射。如果你向天空看去，你主要看见的是阳光中被散射的蓝色的光，而不是未经散射的阳光。
如果要看见这种白色的、未经散射的光，这种笔直向你落下来的光，你就得直接朝着太阳看去。但是，你千万别这样做！因为直接照射的阳光很强烈，也很危险，它会在瞬间严重灼伤你的眼睛；如果你看久了，它会使你双目失明。

Answer 2

在我们地球的上空，包着一层厚厚的大气层。空气是没有颜色的，那蓝色是从哪里来的呢？
太阳光里有七种颜色：红、橙、绿、黄、蓝、靘、紫。红光最强，橙、黄、绿也比较强，最弱的是蓝、靘和紫。当太阳光透过厚厚的大气层时，红光跑得最快，一下子穿过去了；跟着橙、黄、绿光也闯过去了；蓝、靘光的大部分却被大气层扣留下了，它们被大气层里的浮尘、水滴推来搡去，反射来反射去的，结果把大气层“染”成蓝色的了。
在地面上看天空是蓝色的，要是乘在飞机上往外看天空，天空更蓝了；如果乘在宇宙飞船到更高的地方看天空，那么天空不是蓝色的，而是紫色的，因为最最弱的紫光，它们的大部分连大气层的头道门都进不来
。
因为天倒映在水中，所以水变蓝了。
天空的空气不是没有颜色吗，那为什么晴朗的天空却是蓝色的，是不是在高空中有蓝色的气体？
不是的。在晴朗的天气里空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层，直接射到地面，而波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蔚蓝色。
实际上发生散射的蓝光只是一小部分，大部分没有遇到微粒的蓝光、紫光还是直接射到了地球上，所以射到地球上的白光中仍然是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
当大雨过后，你是否注意过天会更蓝，越是晴朗的天气，天越蓝，这是因为这样的天气里，空气中的尘粒、小滴、冰晶的数量会很多。

Answer 3

　在我们地球的上空，包着一层厚厚的大气层。空气是没有颜色的，那蓝色是从哪里来的呢？
　　太阳光经过光的色散形成了七种颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。红光最强，橙、黄、绿也比较强，最弱的是蓝、靛和紫。当太阳光透过厚厚的大气层时，红光跑得最快，一下子穿过去了；跟着橙、黄、绿光也闯过去了；蓝、靛光的大部分却被大气层扣留下了，它们被大气层里的浮尘、水滴推来搡去，反射来反射去的（终而进入我们的眼睛）结果就看到天空成蓝色的了。
　　在地面上看天空是蓝色的，要是乘在飞机上往外看天空，天空更蓝了；如果乘在宇宙飞船到更高的地方看天空，那么天空不是蓝色的，而是紫色的，因为最最弱的紫光，它们的大部分连大气层的头道门都进不来。
　　天空本是没有颜色的，由于太阳光的色散，它有了色彩。而这也是夜晚的天空为什么看起来是黑的原因。到了夜晚，太阳光照不到这一半地球的天空，没有了强烈的阳光，天空就没有了色彩，有的，只是黑色。当然咯，也是有月亮和星星的光的，但月亮本不会发光，月亮的光是反射太阳光的，当然不明亮，而星星都离我们太远，于是我们看到的夜空，也就不会像白天的那样亮了。

Answer 4

光在传播过程中,遇到两种均匀媒质的分界面时,
会产生反射和折射现象。但当光在不均匀媒质中传播时,
情况就不同了。由于一部分光线不能直线前进,就会向四面八方散射开来,形成光的散射现象。地球周围由空气形成的大气层,
就是这样一种不均匀媒质。因此,
我们看到的天空的颜色，实际上是经大气层散射的光线的颜色。科学家的研究表明,
大气对不同色光的散射作用不是“机会均等”的,
波长短的光受到的散射最厉害。当太阳光受到大气分子散射时,
波长较短的蓝光被散射得多一些。由于天空中布满了被散射的蓝光,
地面上的人就看到天空呈现出蔚蓝色。空气越是纯净、干燥,这种蔚蓝色就越深、越艳。如果天空十分纯净,没有大气和其他微粒的散射作用，我们将看不到这种璀璨的蓝色。比如在2
万米以上的高空，空气气体分子特别稀薄，散射作用已完全消失，天空也会变得暗淡。
同样道理,旭日初升或日落西山时,直接从太阳射来的光所穿过的大气层厚度,
比正午时直接由太阳射来的光所穿过的大气层厚度要厚得多。太阳光在大气层中传播的距离越长,被散射掉的短波长的蓝光就越多,长波长的红光的比例也显著增多。最后到达地面的太阳光,
它的红色成分也相对增加。因此,才会出现满天红霞和血红夕阳。实际上,发光的太阳表面的颜色始终没有变化。

Answer 5

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　　天空为什么是蓝的？原因并不像常见回答中所说的，是因为“空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时，波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蔚蓝色。”
　　与可见光的波长（约400纳米~700纳米）相比，空气中的尘埃、水滴等微粒远远大于阳光中的可见光波长，因此当阳光遇到这些颗粒物的时候，它们会向不同的方向反射。但是，这样的反射对于不同波长（或者说不同颜色）的光来说，效果都是相同的。换句话说，尘埃等颗粒物反射出来的，仍然是包含所有颜色的白光。如PM2.5即空气中悬浮着的尺度≤2.5微米的颗粒物造成的污染，所以当空气污染指数很高的时候，天空会是白茫茫的一片。
　　那天空为什么是蓝色的呢？实际上，空气中确实存在大量尺度比可见光波长更小的微粒就是空气中的多种气体分子，比如氧气和氮气分子的“直径”都是0.3纳米左右。遇到这些气体分子的时候，有些光子就会被吸收。一段时间之后，分子又会释放出另一个光子。放出的光子跟吸收的光子颜色相同，但是方向变了。虽然所有颜色的光子都会被吸收，但频率较高（即颜色较蓝）的光子比频率较低（颜色较红）的光子更容易被吸收。这个过程被称为瑞利散射，是以19世纪70年代最先描述这一过程的英国物理学家约翰?瑞利爵士的名字命名的。
　　那么，蓝色光更容易与空气分子发生瑞利散射，又怎么会产生蓝天呢？先做个简单的假设，如果不存在任何空气，天会是什么颜色？虽然我们大多数人都没有上过太空，但从阿波罗登月的纪录片中可以看到，月亮上哪怕太阳当空照，天空仍然是黑色的。原因如下图：
　　由于空气中存在瑞利散射，情况就完全不同了，阳光在大气的传播途中，偏蓝色的光更容易发生瑞利散射而被偏折到了与阳光原来传播的方向不同的方向上。于是，我们就算不直对着太阳看，而是朝天空中的其他方向上看，也总有被空气分子散射的光子（更多的是蓝光）射入我们的眼睛，于是就看到了蓝天。