天为什么是蓝的(天为什么是蓝的简单解释)

大气中的光学现象

大气中 的光学现象种类繁多、千姿百态，日光月光和星光在穿越大气时会发生透射、衰减及反射、散射、折射、衍射、色散、偏振等现象，这些物理过程与大气的密度分布和大气中杂质的多少及大水、水分的相态及含量等状况密切相关，并在一定程度上与天气过程有着直接或间接的联系。

大气中光的散射现象

当光线在大气中穿行时，大气中的粒子会使部分入射光向各个方向发散出去，形成光的散射现象。光的散射现象是一种十分普遍的现象，正是由于大气中光的散射现象，形成了蔚蓝天空、霞光、曙暮光等现象。

蔚蓝天空 晴朗的天空是蔚蓝色的，天气愈晴朗，蓝色愈澄澈，这是大气对太阳光散射的结果。人眼感觉到的天空颜色，是到达地面的各种波长的散射光呈现出的综合色。天气晴朗时，大气中的散射现象以分子散射为主，而分子散射的强度与入射波长的4次方成反比，因此对到达地面的散射光而言，红光由于波长较长而贡献较小，紫光则由于波长较短而贡献较大，贡献最大的是介于红光和紫光之间的色光。同时，在太阳辐射光谱中，最大辐射能力所对应的波长为475nm，即青蓝光，并且人眼最敏感的色光偏向于绿光。因此在晴朗的天气条件下，人们所看到的天空呈现蔚色。

人们看到的天空颜色，与光线到达人眼前通过的大气路径的长度有关，使天空不同部位呈现的蓝色存在差异，天顶的蓝色较深，地平线附近的蓝色较浅。并且蔚蓝的天空只是在低空才能看到，随着高度的增加，空气越来越稀薄，散射光线变弱，天空越来越暗。

当空气中尘埃和水滴较多时，粗粒散射加强，而粗粒散射对不同波长色光的散射程度差异较小，因此天空的蓝色会变淡。阴雨天气时，大气中的散射现象以粗粒散射占优势，故天空呈现乳白色或灰白色。

太阳透过大气层后，由于大气对太阳辐射有减弱作用，其总能量减少，辐射波谱也有所改变。以大气上界得到太阳辐射能量为100%，经过大气层后，大气吸收了14%，大气散射和云层、地面反射共返回宇宙空间43%，能直达和在面散射到达地面且被地面吸收的仅43%，大气减弱太阳辐射是强烈的。

吸收作用

大气的某些成分，具有选择性吸收某些波长的特性，其中最主要的氧气、臭氧、水汽、二氧化碳、云滴、雨滴、微尘等。氧强烈吸收波长小于200nm的紫外线，此外在可见光区690～760nm波长附近有一个较弱吸收带。臭氧主要吸收波长为200～320nm的紫外线，其吸收能力之强使波长小于290nm的紫外线极少到达地面，保护了地面生物;此外，在波长为600nm处有一条较弱吸收带。二氧化碳主要吸收波长为1460～2780nm的红外线。水汽主要吸收红光及红外线，在波长为930～1500nm的红外线区有3个强烈吸收带，在波长为600～730nm红光区有3个较弱的狭窄吸收带。水滴能吸收波长为590～3000nm的辐射，水滴、微尘杂质吸收红外线，但作用很不小。大气对光谱区吸收极少，对可见光几乎是透明的。

散射作用

当太阳辐射透过大气时，太阳辐射能遇到大气中的各种质点向四面八方散开，称为散射。散射后只有一部分仍按原来的方向射到地面，所以太阳直接辐射便减弱了，如果投射光的强度为S,以Ｄ表示被单位体积空气向所有各方向散射的辐射量，则比值Ｄ／S称为散射系数，表征散射能力大小。散射系数与大气质点半径大小关系密切。当大气干洁，质点半径小于200nm时，散射值与入射光波长的四次方成反比，这就是著名的蕾莱分子散射定律，其表达式为

式中，B是与大气中悬浮质点数量成比例的常数。其说明射入光波长愈短，散射能力愈强。例如可见光区波长为380nm的紫光比760nm的红光波长小一半，则紫光的散射系数为红光的16倍。因此当晴朗无云、大气干洁时，被散射的光线以波长较短的蓝光为主，故天空呈蔚蓝色。而清晨和傍晚时，波长较长的红橙光则被散射减弱较少而蓝紫光损失较多，加之大气对红橙光透明度大，对红橙光透过得较多而对蓝紫光则透过的较少。这就是旭昌及夕阳时因为通过的大气量大，蓝紫光被散射殆尽，遂呈现红色的原因。

当大气混浊，质点半径超过10000nm时，入射光的各种波长具有同等散射能力，散射系数不在随波长改变，称之漫射。故天空此时呈乳白色。