不同天气的天空颜色

在晴朗的天气中，大气比较纯净，大气分子是极细小的质点，有利于短波光线的散射，所以阳光中波长较短的蓝光和紫光极易通过大气散射开来，散布在整个天空背景上，由于人眼对紫光不太敏感，所以天空看起来就成了蔚蓝色。

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的多一些，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”。

当天空中有云时，云中的水滴是较大的质点，可以引起各种色光的散射，相互混合的结果，看上去就如片片白絮。

在大雨来临之前，云中的水滴又大又密，透明度很低，散射出来的光线很少，因此天空看上去就是灰蒙蒙或黑沉沉的。

1 蓝色的天空

晴朗洁净的天空呈浅蓝色，此时的大气层中，起散射作用的主要是氮气分子和氧气分子，依据瑞利散射理论，瑞利散射是线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象。一定大小的分子对光的散射能力与波长的四次方成反比，波长愈短，散射愈强。这种散射是有选择性的，主要影响波长较短的光，在散射光中短波占优势，波长较短的蓝光和紫光的散射光强度明显大于红光等波长较长的光。而我们没有看到紫色的天空，一方面是因为到地面的紫光的强度较蓝光弱，～方面与我们的眼睛对蓝光和紫光的敏感度不同有关。

2 红色的天空

2.1 朝霞和晚霞

朝霞是太阳升起时的云霞。日出前后，如果大气中的水汽过多，阳光通过厚厚的大气层，被大量的分子散射后只有红光、橙光、黄光穿透大气，映照在云上，形成朝霞。出现朝霞说明大气中水汽较多，表示云雨将至。

晚霞是日落前出现的云霞。晚霞的形成也是由于空气对光的散射作用，看到晚霞，表明云雨已经东移，天气将转晴。当落日缓缓地消失在地平线下时，云层会继续散射红色的太阳光，与蓝色的天空融合在一起，我们就会看到天空中出现了红紫色。

2.2 污染

线度接近或大于光波长的微粒对入射光的散射是米氏散射(气溶胶散射)。米氏散射大部分的散射光是沿着入射光前进的方向的。1908年戈什塔夫·米提出了米氏散射理论。这种散射主要由大气中的微粒。如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。微粒越大，散射越多。散射光与入射光波长相同，波长对散射光强度的影响不大，不同波长的光都将被散射，这种散射是没有选择性的。空气被污染后大气中的微粒颗粒较大，对光的散射属于米氏散射。米氏散射在光谱的蓝色区域更为强烈，在绿色和黄色部分也较强。所以太阳呈暗淡的橘红色。

3 淡蓝色、灰白色的天空

当空气中微粒的线度进一步增大时，它对光的散射与波长的关系不大，能够散射所有颜色的可见光。天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的，所以当空中有雾或薄云存在时，因为水滴的直径比可见光波长大得多，根据米氏散射的理论，太阳光中的各种光波都被散射，天空将呈现出白色。当云层越来越厚时，小水滴越来越多而且几乎连成一片，光透过的少，我们看到的云就变成了乌云，此时的天空也是灰茫茫的。此外，尘埃、烟雾、霾等空气中的大颗粒都会使天空呈现出灰白色或者淡蓝色。所以当晴朗的天空出现了灰白色或者淡蓝色，就很可能是大气污染的结果。有轻雾或有雾时，看到的天空是白色的；有雾霾时，看到的天空是淡蓝色。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，而呈现淡蓝色，空气中尘埃杂质越多，天空蓝色就越淡。

天空纯蓝往往出现在风雨过后，所以有“雨过天青”的说法。

总的来说，天空的颜色是由瑞利散射、米氏散射、太阳光谱的特点、人眼睛的成像规律等多种因素共同作用的结果。天空的颜色并不单调，我们可以看到很多种颜色。同时每一种颜色都在告诉着我们许多信息。我们记忆中的那片湛蓝的天空，现实中已经却越来越少看到，这与我们大气中的污染物有直接的关系，值得我们深思。

1 雾

雾是由悬浮在地面附近空气中的水滴或冰晶质点组成的一种胶体系统。雾滴的半径在

0.1一60μm之间，大雾的水滴半径大，对各种波长的可见光几乎均匀地散射，所以大雾呈白色,轻雾的水滴半径一般在0.5μm，产m 以下，对短波光散射强而对长波光散射弱，因此轻雾常带有浅蓝色。清晨，空气中微尘一般要比黄昏时少得多，因此初升的红色太阳常在有轻雾时被观看到。

3 .霾

霾是大量极细小的尘埃、烟粒、盐粒等均匀地浮游在空中的一种气溶胶系统。霾粒子的线度一般小于0.5μm ，散射光强度与光波波长的3.5-4 次方成反比。冬季太阳落人地平线之前,城市上空烟尘往往很多，容易形成范围很广的霾，透过这样的雾层，本来已经是橙色的夕阳,将会变为红色或深红色。

4.水蒸气的吸收。

大气分子对可见光的吸收作用很弱。水蒸气在可见光。0.5-0.7μm 之间有五个吸收带，但它们的吸收作用都较微弱。因此，大气分子和水蒸气的吸收对蓝色天空和红色太阳的贡献是完全可以忽略不计的。