晴朗的天空呈现蓝色主要是由于大气中的瑞利散射(Rayleigh scattering)造成的。
当太阳光线穿过大气层时,会遇到大量的气体分子,如水、氮、氧等。光波被这些分子散射的情况取决于光波的波长和分子的大小。波长较短的光,如紫光和蓝光,比波长较长的光,如红光和黄光,更容易被散射。
瑞利散射:在晴朗的天空中,瑞利散射过程促使蓝天呈现蓝色。因为蓝色光的波长比红色光的波长短,所以在大气中更容易被气体分子散射开。
蓝光的传播:蓝光在大气中被频繁散射,所以从各个方向进入我们的眼睛,使天空看起来是蓝色的。
臭氧层的作用:近地面的臭氧层也吸收了更多的紫外线,对大气层给予额外的温度上升信号,这对大气垂直温度分布产生影响,进一步加强了大气较低层的稳定性,使得大部分光线的散射发生在向下看向地平线的时候。
颜色的综合效果:虽然紫光比蓝光更易于散射,但人眼对紫光的感知不如对蓝光敏感,因此在我们眼中呈现的是蓝色而非紫色。
以上物理现象使得我们在白天看到的天空呈现出清澈的蓝色。