為什麼天空是藍色的？

天空為什麼是藍的？





在天朗氣清的日子，天空一片蔚藍。要解釋這現象，我們首先要重溫陽光是由不同波長的光組成的–簡單地說是由不同顏色的光組成。
早於19世紀，英國科學家雷利勳爵研究光線遇上分子（包括空氣分子）時會出現改變方向的散射現象，並指出其散射程度與波長成反比。（嚴格來說，應是和波長四次方成反比）。


圖片參考：http://www.hko.gov.hk/education/edu06nature/images/ele-sky-f1.gif


換句話說，藍光（波長較短，約450納米）比紅光（波長較長，約600納米）更易被散射。這說明當我們望向天空的任何部份，但不直望太陽，我們看到的都是被散射出來的藍光。

造成天空的顏色為藍色的原因, 跟光的散射有關係

由於各種不同波長的光線通過大氣時, 波長較長的光線(如紅光)比較不容易被散射, 而波長較短的光(如藍光)比較容易被散射, 因此天空中遠離太陽的部份為藍色的, 而接近太陽時則是白色偏黃色

而在傍晚時, 因為光線進入大氣層的角度關係, 通過的大氣層厚度比較厚, 光線受到散射的程度會比較嚴重, 偏藍的光線都被散射掉了, 而只剩下相對較多的紅色與黃色, 因此傍晚的時候我們可以看到橘紅色的晚霞

天空的顏色主要是被大氣分子所散射後的陽光波長決定的，
而陽光的散射則遵守瑞立的散射 (scattering)模型。
入射陽光的電場會震盪大氣分子中的電子，接著放出光線，
整個過程看起來就是陽光被大氣分子所散射。
波長較短的光(即可見光的藍色端)比波長較長的光(紅端)射角偏差的角度大，
因此當太陽靠近地平時，觀察者上方的天空大部分是藍色的。
超過太陽九十度的天空比較沒那麼藍，
因為照亮它的陽光必順要走很長一段路徑，
藍色的部分會因此消耗掉一點。
靠近太陽的地平附近的天空則是紅色或黃色，
因陽光也在大氣中走了很遠，藍色幾近耗盡。
而太空中沒有空氣，幾乎是真空的；
當我們身處太空中時，
太陽的光芒並不像在地球的大氣中產生漫散作用，
因此宇宙的背景仍是黑色的！