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天空为什么是蓝色的？这是一个有趣的物理现象。太阳光实际上包含了彩虹中所有颜色的光。当这些光线穿过地球的大气层时，会发生散射现象。蓝色光由于波长较短，比红色、橙色等其他颜色的光更容易被大气中的分子散射到各个方向，所以我们看到的天空呈现蓝色。
太阳光虽然看起来是白色的，但实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光混合而成的。我们可以用三棱镜将白光分解，看到这些不同颜色的光。每种颜色对应不同的波长，红光波长最长约700纳米，紫光波长最短约400纳米。这种波长的差异是理解天空颜色的关键。
瑞利散射是解释天空颜色的关键物理原理。当光线遇到比波长小得多的大气分子时，会向各个方向散射。散射的强度与光波长的四次方成反比。这意味着波长较短的蓝光散射强度比波长较长的红光强得多，大约是16倍。因此，蓝光在大气中被大量散射，而红光则相对较少被散射。
你可能会问，既然紫光波长更短，散射更强，为什么天空不是紫色的呢？这有几个原因：首先，太阳光谱中蓝光的能量比紫光更高；其次，人眼对蓝光比紫光更敏感，我们的视觉系统更容易感知蓝色；最后，大气层会吸收掉相当一部分紫外线。因此，尽管紫光散射更强，但我们看到的天空主要呈现蓝色。
天空的颜色并不总是蓝色的，它会因为不同的时间和条件而发生变化。日出和日落时，天空呈现红橙色，这是因为阳光需要穿过更厚的大气层，蓝光被散射掉了，只剩下红光能到达我们的眼睛。阴天时天空是灰白色，因为云层会散射所有颜色的光。在高原上天空更蓝，因为大气稀薄。而在没有大气层的月球上，天空是黑色的。这些现象都完美地证实了瑞利散射理论。