# 天空和夕阳为什么颜色不同

剖开的地球与阳光路径:为什么白天天空是蓝的,夕阳是橙红的

By DUSK

Topic: Physics & Chemistry

[Open the interactive Jig](https://ask.jig.com/j/mX8JNinfjokU)

## Guide

### 1. 阳光里藏着所有颜色

阳光看起来是白的,其实混合了从蓝到红的各种颜色。这里把一束阳光画成红、绿、蓝三股细线,它们要穿过包着地球的一层空气,也就是大气,才能到达地面上的观察者。

拖动空白处转动地球,滚轮或双指缩放。剖面是示意图,大气厚度被大大夸大了:真实大气若压到地面密度,只有约 8 公里厚。

### 2. 空气分子更爱散射蓝光

空气分子比光的波长小得多。光碰到它们,会被弹向四面八方,这叫散射。波长越短越容易被散射:蓝光被散射的程度大约是红光的四倍多,所以飞出光束的小光点大多是蓝色的。

这种由微小分子引起的散射叫瑞利散射。图中光点的多少只是示意。

### 3. 太阳高挂:天空是蓝的

太阳高的时候,阳光在大气里走的路很短,直射光几乎还是白色。被散射出去的蓝光从天空各处进入我们的眼睛,所以整个天空看起来是蓝的。切换白天与日落比较一下。

同一时刻,太阳正下方的人看到太阳在头顶,路径最短。

### 4. 太阳低垂:夕阳是橙红的

太阳接近地平线时,阳光要斜穿很长一段大气。一路上蓝光不断被散射到别处,绿光也少了许多,剩下到达眼睛的直射光就成了橙色和红色。拖动太阳,或用滑块改变太阳高度。

太阳贴近地平线时,阳光穿过的空气约为头顶直射时的 38 倍。光束亮度为归一化示意值。

### 5. 站在地面上看

打开观察者视角,看看地面上的人看到什么。玻璃罩上画的是他头顶的天空:远离太阳的地方仍是散射来的蓝光,而朝太阳望去,看到的是被削去蓝光的直射光,所以夕阳和它周围是橙红的。

天空颜色来自散射光,太阳本身的颜色来自穿透大气的直射光。

### 6. 尘埃和云也会改变颜色

尘埃、烟雾和云滴比空气分子大得多,它们对各种颜色散射得差不多,这不能用瑞利散射来描述。所以云是白的,雾霾会让天空发白,也会让夕阳变暗或更红。

一句话:蓝光最容易被空气散射,白天我们看到散射的蓝天,日落时阳光走得更远,蓝光被散走,只剩橙红。