概述

光在传播中如果遭遇微小的粒子，就会产生散射。散射粒子越小，散射的光谱越在短波的范围里，而空气中充满了氧和氮的分子，它们的大小甚至于比短波的波长还短，散射出来的光就都会在紫、蓝、绿的范围。

当一束平行的入射光线射到大气层云朵时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射。在白昼时，阳光经过比较薄的大气层，散射的结果就呈现到处都是蓝色的情景。而且因为大气中到处都散射出蓝色的光谱，所以我们无法依照肉眼的感觉判断天有多高。但在黄昏或日出时分，因为阳光必须穿过比较厚的大气层，其中蓝光波段的光已经在前面被散射殆尽了，只剩下红、橙、黄等比较偏红的颜色，所以天色看起来是橘红色的。

不过并不是所有地方看到的夕阳都像艺术照片那样的饱满色彩，只有当大气中有比分子稍大的粒子（例如盐粒、小小水滴、灰尘、烟灰、细火山灰，越大的粒子越能散射红光；但如果大太多散射就中止，而变成反射了，更大的粒子则造成吸收）时，光谱才会比较在红色的范围。所以许多绚烂的夕阳景色都是在海边拍摄的，因为那里充满了比较会散射红光的盐粒。

颜色

  清澈的蓝天。

  蓝光和红光在大气层中被散射效率的比较。

阳光普照的天空是蓝色的，因为空气散射的短波长光比长波长的多。由于蓝色的光是在可见光波长的短波端，因此它在大气中的散射比红光强烈。这样的结果是人类的眼睛望向天空时，感受到的阳光颜色是蓝色的这一部分 。感受到的颜色类似于474至476奈米的单一蓝色光与白光的混合，也就是未饱和的蓝色光。

接近日出和日落时，我们看见的阳光几乎都是以接近切线的角度抵达地球的表面，这时大部分的光线会发生折射。因为短波关的折射角大，所以大部分的短波光都被折射掉了，剩下的就只有大波长的光系了。因此日出和日落时，你能看见的红光会强过其他任何颜色的光。

散射和吸收是辐射在大气层中衰减的主要原因。散射的效率是随着粒子的直径和波长的比率而改变的函数。当直径比波长在1:10的比率时，瑞利散射发生散射效率的系数是波长的四次方。在直径比波长比率较大时，散射效率的变化需要比较复杂的形式来描述，对球型的粒子，适用米氏理论，它的比率约为10，几何光学开始适用。

中性点

沿着通过太阳的地平经圈有三个点（称为中性点），常用来检测天空漫射的零偏极化。

阿拉戈点：以它的发现者的名字命名，通常位于反日点之上20°，但当空气混浊时它的高度会提高。这种性质使得阿拉戈点的距离成为测量大气浊度的一个有用工具。

巴比内点：巴比内在1840年发现的，它在太阳上方大约15°至20°，因此受到太阳眩目光辉的影响，很难观测这个点。

布鲁斯特点：布鲁斯特在1840年发现的，它在太阳下方大约15°至20°，因此同样受到太阳眩目光辉的影响，很难观测这个点。

多云的阴暗天空

基本上，在阴霾的天气下没有直射的阳光，所以天空中所有的光都是天空漫射的辐射。因为云滴的颗粒都比光的波长还大，对所有颜色的光都一样的散射，所以光通量与波长完全无关，方式与磨砂玻璃相似。阳光透过的强度减弱程度从相对较薄云层的六分之一，到极端最厚的乌云只透过直射量的千分之一。

云朵颜色

不下雨的云主要由云滴（小水滴）所组成，云滴比分子大许多，大致为20微米大小的云滴可以散射出各种光谱，但因为云是一团紊乱的对流体，云滴的分布也是非常杂乱的，向四面八方散射的各种颜色的光，加在一起就成了白色。而再大一点的云滴或水滴已经足够构成反射的条件，白色的阳光被反射出去后当然是白色的。

而较厚的云朵却是灰白色是因为当阳光射入云里面时，如果云里面都是比较细小的云滴或雨滴的话，就会产生散射或反射，使穿透的阳光减少，所以越到云的底部，光线越弱。据了解，只要云层厚度超过一千米，就几乎没有光线可以穿透了。发展比较旺盛的云，里面的水滴比较大，这时水滴扮演的是反射及吸收阳光的角色，光线的穿透力就更弱。所以会下雨的云都是乌黑的，而且云越黑表示对流越强，云里面的水滴越多、越大。发展强盛的云，通常其上层一定有许多冰晶，光在冰晶中的穿透力比在水滴中还弱许多。

相关条目

Aerial perspective

Cyanometer

日光（Daylight）

夜间气辉

廷得耳效应（Tyndall effect）

瑞利散射

Rayleigh Sky Model

进阶读物

Pesic, Peter. Sky in a Bottle. The MIT Press. 2005. ISBN 978-0-262-16234-0. 

免责声明：以上内容版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。感谢每一位辛勤著写的作者，感谢每一位的分享。