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为什么天空是蓝色的？这是由于大气中的瑞利散射现象。太阳光包含各种颜色的光，这些光具有不同的波长。其中，蓝光和紫光的波长较短，约为400到450纳米，而红光和橙光的波长较长，约为600到700纳米。当太阳光穿过大气层时，不同波长的光会被大气分子散射的程度不同。
瑞利散射的一个重要特性是：散射的强度与光波长的四次方成反比。这意味着波长越短的光，散射得越强烈。在可见光谱中，蓝光的波长约为450纳米，而红光的波长约为700纳米。根据瑞利散射公式，蓝光的散射强度大约是红光的5.7倍。因此，当阳光穿过大气层时，蓝色光被大量散射到各个方向，而红色光则几乎不受影响地直线传播。
天空的颜色会随着观察角度和时间而变化。在白天，当我们向上看天空时，我们看到的主要是被大气分子散射的蓝光。而在日出或日落时，太阳光需要穿过更厚的大气层才能到达我们的眼睛。在这个过程中，蓝光几乎全部被散射掉了，只有波长较长的红光和橙光能够直接穿透大气层到达我们的眼睛，这就是为什么日出和日落时天空呈现红色或橙色。
有一个有趣的问题：既然紫光的波长比蓝光更短，按照瑞利散射定律，紫光应该散射得更强烈，那么为什么天空不是紫色的呢？这主要有两个原因。首先，太阳发出的光谱中，紫光的含量相对较少，如图中黄色曲线所示。其次，人眼对蓝光的敏感度比紫光高得多，如图中绿色曲线所示。因此，虽然紫光确实散射得更强烈，但由于这两个因素的综合作用，我们看到的天空呈现蓝色而不是紫色。实际上，天空的颜色是蓝色和少量紫色的混合，但蓝色在视觉上占据主导地位。
总结一下，天空呈现蓝色是由于大气中的瑞利散射现象。瑞利散射的强度与光波长的四次方成反比，这意味着短波长的蓝光比长波长的红光散射得更强烈。在日出和日落时，阳光需要穿过更厚的大气层，蓝光几乎全部被散射掉，只剩下红光和橙光直达我们的眼睛，因此天空呈现红色或橙色。虽然紫光的波长比蓝光更短，理论上散射更强，但由于太阳光中紫光含量较少，且人眼对蓝光更敏感，所以我们看到的天空是蓝色而不是紫色。值得一提的是，这种大气散射是地球独特的现象，在没有大气层的天体（如月球）上，天空是黑色的，因为没有气体分子来散射阳光。