天空为何有不同的颜色

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　　晴朗的天空是蓝色的，这是人人皆知的事情，但天空有时是淡蓝色、白色，有时是黄色。那天空为什么有不同的颜色？很多人说不出所以然。
　　如果我们想厘清这一问题，首先要搞清两个概念：一是天空是由什么组成的；二是太阳光在天空中是如何传播的。
　　天空是指地球周围的广大空间，在这个空间内环绕着一层厚厚的大气。大气是多种气体的混合物，除含有气体成分外，还含有许多水汽、固态和液态的杂质微粒。太阳光在天空中传播时，分为直射和散射，进入人们眼睛的光不是直射光而是散射光。散射光的多少和强弱，与阻挡光前进的物质大小有关，也与色光的波长有关。
　　天空是蓝色的，是太阳光线射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒发生散射的结果。太阳光在进入大气层传播时，大气分子和悬浮的微粒能把太阳光向四面八方散射出去，所以它们就成了散射光的光源。太阳可见光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成的。不同色的光波长不同，波长较短的紫、蓝、青色光最容易被散射，而波长较长的红、橙、黄色光的透射能力较强，它们能透过大气分子和微粒，保持原来的方向前进，很少被空气分子散射。对下层空气分子散射来讲，主要是蓝色光线被散射出来。所以，人们看到的天空是蔚蓝色的。
　　低层大气中所见到的蓝色天空也不是一成不变的。有轻雾时，看到的天空是白色的；有霾时，看到的天空是淡蓝色的。这是因为当空气中的尘埃和水滴较多时，由于他们的直径和太阳可见光的波长差不多，对各色光的散射程度基本相同，这些质点的散射光就是各色光的复合光，呈白色。
　　这样，天空的蓝色中就渗进了白色，呈现淡蓝色，空气中的尘埃杂质越多，天空的蓝色就越淡。纯蓝天空往往出现在风雨过后，所以有“雨过天晴”的说法。天空中不同部位的蓝色程度也不一样。
　　天顶的蓝色最深，地平线附近的蓝色较浅。这是因为越靠近地面层，大气中的尘埃和水汽等粗粒子越多，来自地平线附近的光线，在大气中通过的路程长，遇到的粗粒子多，粗粒子散射的白光和大气分子散射的蓝光混在一起，使蓝色变浅，给人们以浑浊的感觉。而来自天顶的光线因遇到的粗粒子较少，分子散射的蓝光成分大，所以蓝色就深一些。有时空气中的水汽和尘埃较多，这些较大的粗粒子的散射和分子散射的性质大不相同，波长较长的黄橙光被散射得多一些，而总散射量也显著增长，此时天空呈黄色。反过来，天空呈黄色表明大气中存在着较大的水滴和尘埃，预示可能出现降水。因此，人们常说“天黄有雨”。
山西省气象局 高振朝