天空為什麼是藍色的？一個看似簡單但又複雜的問題

在大街上隨機採訪一個人，問他“天空為什麼是藍色的？”，多半情況下這個人會一臉懵逼，不知道該如何回答。

相信很多人小時候都會問這個問題，因為小時候的我們對外界總是充滿了好奇，總是“十萬個為什麼”，反而成年之後對身邊的一切都習以為常，很難再去思考。

那麼天空為什麼是藍色的呢？

要回答這個問題，先來看一下我們日常生活中的一個簡單的現象。

在晚上沒有路燈的馬路上，你拿著手電筒照明，你會發現手電筒的光呈現光柱型，你可以很清楚地看到光柱，甚至會看到光柱裡飄浮著很多塵埃。

為什麼你能看到光柱呢？

很多人知道答案，因為空氣中充滿了塵埃和氣體分子。如果沒有塵埃和氣體分子，即便是開啟手電筒，你也看不到光柱。空氣中的塵埃和氣體分子對手電筒的光進行了散射，朝著四面八方散射，然後飛向你眼睛裡。如果是在外太空，除非你把手電筒對著自己的眼睛，否則你是不可能看到手電筒的光柱，因為外太空沒有散射現象。

上述現象被稱為“丁達爾效應”。

再回到天空為什麼是藍色的這個問題。

簡單來講，之所以天空是藍色的，是因為在太陽光照射到地面的過程中，經過大氣層時發生了散射，而散射的光通常會是藍色，而不是其他顏色。

也就是說，藍色的光更容易發生散射。

後來這種現象也被瑞利所證實，他提出了瑞利散射公式，表明散射光的強度與波長的四次方成反比。這說明波長更短的藍光比波長更長的紅光更容易發生散射。

以上只是簡單通俗的詮釋。還有更深層的東西。

地球上的大氣層厚度是一定的，而如果大氣層厚度足夠厚，藍色光散射基本完畢之後，就開始散射波長更長的紅光了，而這個時候天空就會呈現紅色。

而碰巧的是，地球上的大氣層厚度能夠滿足同時散射藍光和紅光。藍光就是白天天空的顏色，因為這時候太陽基本上是垂直照射地面的，光線穿過的大氣層距離比較短。而到了傍晚，太陽光幾乎是平行地平線照射到地面的，此時光線穿過大氣層厚度比較長，紅光就會發生散射，天空會呈現紅色，所謂的“夕陽紅”！

可能你會有這樣一個疑問，天空為什麼不散射紫色光呢？為什麼天空不是紫色的呢？

有幾個原因。

首先，地球的大氣層厚度剛剛好，能散射藍光或者紅光。理論上如果大氣層厚度再薄一些，或許天空的顏色就不再是藍色的了，不過是紫色的可能性也不大。你可以爬到高山上看一看，天空的顏色同樣不是紫色的，高山上（海拔高的地方）的天空顏色往往會更深，下次坐飛機的時候你可以稍微留意一下。

還有一個原因，我們人類的眼睛經過漫長的進化，只能看到特定波長的光線，也就是所謂的可見光。我們對光線的敏感度是不一樣的，研究發現，人們對綠色波長附近的光線最敏感，而紫色屬於不敏感的光線，也就是說，我們看到的藍色天空，其實帶有一定的主觀因素，其他物種看到的天空未必是都是藍色的。

當然，太陽光發生散射還有一個重要條件，那就是空氣密度的不均勻，不完美。如果空氣密度完全均勻，基本上就不會發生散射了，因為均勻的密度意味著光線在傳播碰撞過程中會相互抵消，也就不會發生散射了。而科學家們也發現了地球大氣層的密度分佈確實是不均勻的。

所以，不要對我們身邊發生的各種想象想當然地認為就是那樣，多問幾個為什麼，或許就會發現更多大自然暗藏的宇宙奧秘。大自然的很多奧秘就在你我身邊，就看你有沒有一顆好奇勇於探索的心！