为什么天空会变颜色

2024-07-19 10:23:28作者：饭克斯

天空所呈现的颜色与大气对太阳光的散射有关。当太阳光通过大气遇到空气分子和微尘时，太阳光的一部分能量便以它们为中心，向四面八方散射开来，这种现象称为大气的散射。

散射后的太阳光，一部分返回太空，一部分到达地面，一部分保留在大气中。

假若空气分子直径小于太阳可见光波长，反之，则波长愈短，散射作用愈大。在晴朗的天气里，当太阳位于天空时，波长较短的蓝光被散射50％以上，而波长较长的红光几乎全部通过，所以天空呈蓝色。雨后天晴天空呈青蓝色也是这个道理。

悬浮在空气中的尘埃、烟粒、水滴等，其直径大于波长，它们对不同波长的散射效果大致相当。所以当大气中含有尘粒时，天空呈白色。被严重污染的工业区，由于大气中尘埃含量增多，太阳光被大量散射，太阳看上去是一个无光泽的红色球体，严重时形成“昏暗的中午”。

假如没有大气的散射作用，天空就不再是蔚蓝色，早晨也看不见红日冉冉升起，烈日当顶时太阳明亮而刺眼，背阴处则暗淡无光，屋内一片漆黑，太阳一落山就变得伸手不见五指。

原理

大气散射是重要而且普遍发生的现象，大部分进入我们眼睛的光都是散射光。如果没有大气散射，则除太阳直接照射的地方外，都将是一片黑暗。大气散射作用削弱了太阳的直接辐射，同时又使地面除接收到经过大气削弱的太阳直接辐射外，还接收到来自大气的散射辐射，大大增加了大气辐射问题的复杂性。大气散射是大气光学和大气辐射学中的重要内容。也是微波雷达、激光雷达等遥感探测手段的重要理论基础（见微波大气遥感、激光大气遥感）。

光和粒子的相互作用，按粒子同入射波波长（λ）的相对大小不同，可以采用不同的处理方法：当粒子尺度比波长小得多时，可采用比较简单的瑞利散射公式；当粒子尺度与波长可相比拟时，要采用较复杂的米散射公式；当粒子尺度比波长大得多时，则用几何光学处理。

一般考虑具有半径r的均匀球状粒子的理想散射时，常采用无量纲尺度参数φ=2πr/λ作为判别标准：当φ50时，可用几何光学。同一粒子对不同波长而言，往往采用不同的散射处理方法，如直径1微米的云滴对可见光的散射是米散射；但对微波，却可作瑞利散射处理。

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