本
文
摘
要
这是父母每天都会被孩子问到的问题，而且，这个问题棒极了。
有些人认为天之所以是蓝色，是因为太阳光反射了海洋的颜色，但是天在乡村也是蓝色的，而乡村根本不靠海！
另一些人认为是因为在我们大气中存在的水，不过在极度干燥的沙漠，天也是蓝色的。
（利比亚撒哈拉沙漠的蓝天，图源 *** ）
所以，究竟为什么呢？
天是蓝色的，是因为阳光与大气互相作用的方式。
如果你曾经玩过棱镜，或者是看到过彩虹，那么你一定会知道光是由不同的颜色组成的。“ROY G.BIV”这个名字能帮我们记住这些颜色，红（Red）橙（Orange）黄（Yellow）绿（Green）蓝（Blue）靛（Indigo）紫（violet）。
（跨越我在墨尔本的家的彩虹，2017年，来自Duane Hamacher）
这些颜色仅仅占了电磁光谱中的一小部分，包括紫外线，微波和无线电波。这意味着导致晒伤的紫外线，加热剩饭剩菜的微波炉，我们听的收音机，都是光的不同形式。
（光谱，显示了光与可比较大小的物体的波长，来自美国宇航局NASA）
光线移动时波长不同，有的较短，发出蓝光；而有的较长，发出红光。当太阳光到达大气层时，空气中的分子会散射蓝光，但让红光通过。科学家们称这种现象为瑞利散射（Rayleigh scattering）
（可见光的光谱，从红色到蓝色波长越来越短，来自美国宇航局NASA）
当太阳高高地挂在天空时，它展现出它的本色白色。日出和日落时，我们能看见更红的太阳。这是因为太阳光穿越了更厚的大气层，将蓝光和绿光散射，让红光通过之后将云彩染成美丽的红色，橘色和粉色阵列。
（日落时的火烧云，2017，墨尔本冬，Duane Hamacher）瑞利散射能影响我们看到的月亮。在月全食的时候，月亮穿过地球的阴影，蓝色和绿色光被地球的大气层散射，红色光得以顺利通过。我们的大气层就像一个放大镜，将红色的太阳光折射到月亮上，让月亮呈现了一种毛骨悚然的血色。因此，许多文化，包括一些澳大利亚的原住民，将月蚀和血液联系在了一起。
（月全食时的血月，2003年5月15日，Frank Schulenburg/Flickr, CC BY-SA）
瑞利散射在其他星球上也成立。你知道吗？在火星上，天空也是蓝色。（如果没有风暴把红色的尘土弄得到处都是的话）
（1976年8月29日，来自海盗号拍摄的火星表面的天空）
最后，天是从哪里开始的呢？
这个问题比较难，一只飞行高度达50米的鸟看起来像是在天空里，但是飞行高度过万米的的飞机也这样。
“天空”，只是我们从地面向上看的大气层。我们绝大多数的大气层向上延伸约16公里，这也是发生瑞利散射最频繁的地方。
如果你曾经看过火箭进入太空的视频，那么你就能看到在火箭爬升的过程中，蓝色的天渐渐褪去成为黑色的背景板。
（火箭发射，你能发现随着火箭升空，天空也从蓝色变到黑色）
相关知识
天空漫射（Diffuse sky radiation）是阳光直接被地球大气层中的分子或悬浮粒子散射而改变了行进方向之后，经过才抵达地球表面的太阳辐射，这些以光子为主的辐射很可能经过不只一次的散射、反射，最终以叠加的型态进入观测者的眼中，是天空会有颜色变化的主因，其变化就是随着“辐射入射角”（时间）及“最短路径上的阻碍”（天候状况、空气污染程度）造成颜色变化。它也被称为天光（skylight）、 漫射天光（diffuse skylight）、或天空辐射（sky radiation）。来自太阳的阳光大约有总量的三分之二（根据在大气层中的灰尘和烟雾含量，在太阳高悬时大约为有25%的入射辐射直接被散射）会在大气层中被散射，最终成为弥散的天空辐射抵达地球表面。
作者: theconversation
FY: 林语墨
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