蓝色的天空代表了晴朗的天气，但是天空为什么是蓝色的呢？这个问题看起来很简单，但是实际上想要解释清楚却比较困难，曾经难倒过很多物理大师，包括达文西、牛顿、克劳修斯、赫歇尔等人。他们都曾对此自然现象提出解释，有的说是空气中的尘埃反射阳光所造成，有人则认为是阳光经过水气形成的干涉。然而越是干净的大气或越是干爽的天气，天空看起来越蓝，可见与尘埃与水气无关。结果这个问题一直到十九世纪末才由英国物理学家瑞利解决。
原来当入射光的波长比碰到的微粒还要大很多时，就会产生散射。瑞利发现散射强度与波长的四次方成反比（称为“瑞利散射（分子散射）”），也就是说波长越短，越容易散射。空气分子本身非常小，对可见光都会产生散射，但可见光中的蓝紫光波长最短，所以会有更多的蓝紫光不断在大气中散射，其散射比率高达红光的五倍。正是因为瑞利散射对阳光中不同波长光线的散射作用，加上我们视网膜的感光细胞对蓝光比对紫光更加敏感，所以天空看起来才是蓝色的。
清晨或黄昏时，阳光在大气中得经过更长的路径才到达我们眼睛，有更多蓝光在中途被散射了，所以朝日与夕阳看起来都是橙红色的。彩霞就是云反射阳光，所以也是橙红色。天空不再是白天的蓝色，是因为光线变弱了，而呈暗黑色。
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