为什么天空是蓝色的

那如画般完美的蓝天点缀着云彩，这是对瑞利散射的赞誉。

让我们暂时把天空从方程式中拿出来，从看颜色开始。

从物理学的观点来看，颜色指的是离开物体并照射到传感器(如人眼)上的可见光的波长。

这些波长可能是从外部源反射或散射的，也可能是从物体本身发出的。

对象的颜色根据光源中包含的颜色而变化；例如，在蓝光下查看的红色油漆看起来是黑色的。

艾萨克·牛顿用棱镜证明了太阳的白光包含了可见光谱的所有颜色，所以在阳光下所有的颜色都是可能的。

在学校里，我们大多数人都知道香蕉看起来是黄色的，因为它反射黄色的光并吸收所有其他波长。

这是不准确的。

香蕉散布的橙色和红色与黄色一样多，也或多或少地散布了可见范围内的所有颜色。

它看起来呈黄色的真正原因与我们的眼睛感知光线的方式有关。

然而，在我们开始之前，让我们先来看看天空到底是什么颜色。

就像香蕉一样，大气中的原子、分子和粒子吸收和散射光。

如果它们没有，或者如果地球没有大气层，我们就会认为太阳是长夜天空中的一颗非常明亮的星星。

然而，并不是可见光光谱中的所有波长都是均匀散射的。

更短、能量更高的波长，朝向光谱的紫罗兰色一端，比朝向较长、能量较低的红色一端的波长散射得更好。

这种倾向的部分原因是它们的能量更高，这使得它们可以更多地乒乓球运动，部分原因是它们在大气中与之相互作用的粒子的几何形状。

1871年，瑞利勋爵推导出一个公式，描述了这些相互作用的一个子集，在这些相互作用中，大气中的粒子比击中它们的辐射的波长要小得多。

瑞利散射模型表明，在这样的系统中，散射光的强度与其波长的4次方成反比。

换句话说，当粒子(如氧气和氮分子)相对较小时，较短波长(如蓝色和紫色)的散射比较长波长的散射要大得多。

在这种情况下，散射光也倾向于向各个方向均匀分散，这就是为什么天空显得如此饱和的颜色。

如果我们愚蠢到直视太阳，我们就会看到所有的波长，因为光将直接到达我们的眼睛。

这就是为什么太阳和它周围的区域看起来是白色的。

当我们远离太阳，仰望晴朗的天空时，我们看到的光大多来自较短的散射波长，如紫色、靛蓝和蓝色。

那么为什么天空看起来不是紫色而是淡蓝色呢？

眼睛里有。

你的窥视者使用称为圆锥体的结构来感知颜色。

你的视网膜上长满了大约500万个视锥，由三种专门识别不同颜色的视锥组成。

虽然每种锥体对某些峰值波长最敏感，但锥体类型的范围是重叠的。

结果，可以将不同的光谱和光谱组合检测为相同的颜色。

与我们的听觉不同，我们的听觉可以识别管弦乐队中的单个乐器，而我们的眼睛和大脑将某些波长的组合解释为单一的、离散的颜色。

我们的视觉将天空的蓝紫光解释为蓝光和白光的混合，这就是为什么天空是浅蓝色的原因。

冬哥谱科编译