<p class="ql-block"> 蓝天白云，晚霞朝晖，夕阳红日，雨后彩虹，绿水青山，大自然奉献给人类太多的美景。</p><p class="ql-block"> 为什么天是蓝的，云是白的？为什么天空在晨夕时又变成了红色？为什么彩虹有七种颜色？</p><p class="ql-block"> 为了解决这些问题，我们还得先了解两个自然规律，分别叫做<b>瑞利散射</b>和<b>米氏散射</b>。</p> <p class="ql-block"> <b>瑞利散射</b>是光子与微小粒子(如气体分子)碰撞时的散射规律，这种碰撞光子方向改变但能量不变。</p><p class="ql-block"> 发生瑞利散射时散射强度与入射光波长的四次方成反比，即波长越短散射越强，波长越长散射越弱。</p> <p class="ql-block"> <b>米氏散射</b>是当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。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。米氏散射的散射强度与波长的二次方成反比，并且散射在光线向前方向比向后方向更强,方向性比较明显。</p> <p class="ql-block"><b>一.天空蓝色的原因</b></p><p class="ql-block"> 太阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同波长的光组成。空气分子对光的散射遵循瑞利散射规律，即散射强度与光的波长的四次方成反比，波长越短散射越强。蓝光波长较短（约450-495nm），散射后在各个方向分布较多。虽然紫光波长更短，但紫光在各种颜色的光中占比较少，人眼对蓝光的敏感度又高于紫光，因此天空呈现蓝色。</p><p class="ql-block"><b>二.云成白色的原因</b></p><p class="ql-block"> 云主要由大量小水滴和空气中的粉尘颗粒组成，这些颗粒的直径通常大于1μm，远大于太阳光中任何颜色光的波长，此时发生米氏散射，对各种波长的光散射程度相近。太阳光中所有颜色的光被均匀散射后混合，在人眼中形成白色视觉，因此天空的云呈白色。</p> <p class="ql-block"><b>三.清晨时东方呈红色原因</b></p><p class="ql-block"> 清晨时阳光在大气中经过的路程要比中午长30多倍，根据瑞利散射原理，其它波长较短的光都被空气分子散射掉了，最后只剩下波长最长的红光射到地面，或者说红光穿透能力最强，因此早晨东方天空呈红色。</p> <p class="ql-block"><b>四.晚霞呈红色的原因</b></p><p class="ql-block"> 与清晨东方呈红色的原因相同。</p> <p class="ql-block"><b>五.出现红月亮的条件</b></p><p class="ql-block"> 1.发生月全食，月球处于地球本影区内，没有直接照射到月面的日光。</p><p class="ql-block"> 2.由于波长短的光被大气分子散射，只有波长最长的红光能穿透大气层；由于大气密度的不均匀，太阳光会发生折射，向地球中心方向汇聚。如果月球刚好运行到红光会聚的区域就会出现红月亮。</p><p class="ql-block"> 3.月球的公转轨道是椭圆的，轨道平面与地球公转轨道平面之间有一个夹角。要发生月全食必须月球、地球、太阳大体在一直线上；要出现红月亮，它与地球的远近又必须处在红光的汇聚区。</p><p class="ql-block"> 4.根据以上分析，不是每月都会出现月食，不是每次月食都会发生月全食，更不是每次月全食都会出现红月亮。</p> <p class="ql-block"><b>六.出现彩虹的原因</b></p><p class="ql-block"> 当光线斜射入两种介质分界面时会发生折射。不同频率的光在同一种介质中折射率不同，因此白光通过三棱镜时会形成一条彩色的光带。</p><p class="ql-block"> 雨后云中水滴较大，它就相当于一个个的棱镜，太阳光通过时就形成了一个彩色光带，这就是彩虹。</p>