您可能認為解釋天空為何是藍色的很簡單。但即使是對其進行簡單的解釋也需要大量的科學知識。你所看到的一切的顏色都是以不同的方式產生的。其中一些顏色可以用物理學來解釋，另一些可以用物理學來解釋我自己的化學領域。
您現在呼吸的氮氣和氧氣是由稱為分子的非常小的顆粒組成的。氮或氧分子非常非常小。每個分子只有約 0.4 納米，即十億分之十六英寸。一根頭髮的寬度需要 250,000 個氮分子。您可以將分子視為不斷彈跳的微小球。
當陽光穿過大氣層時，它會穿過許多微小的氮分子和氧分子。有時光線會直接照射到其中之一。
簡而言之，天空看起來是藍色的，因為陽光的藍色部分與其他顏色的光相比，它更有可能被大氣中的分子反射。
網球和彈珠
現在，將氮和氧分子想像成網球，將光想像成一堆彈珠。
當這些輕質彈珠擊中氮氣或氧氣網球時，網球會“吃掉”彈珠，然後很快又將其吐出來，但方向是隨機的。那個過程是什麼物理學家稱之為散射。
1870年左右，英國物理學家約翰·威廉·斯特拉特更廣為人知的名字是雷利勳爵，他首先找到了天空為何是藍色的解釋：來自太陽的藍光在穿過大氣層時被散射得最多。他的發現就是為什麼這種效應的科學術語被稱為瑞利散射。
大氣中的其他氣體也非常重要，例如二氧化碳或甲烷對全球氣候的影響。但它們對天空顏色的影響非常小。
如果沒有散射，天空就會像現在一樣黑暗，沒有大氣層。
一個彩虹代表所有不同的組成部分構成陽光。當那光穿過懸浮在空氣中的水滴，它被分解成稱為可見光譜的成分顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛和紫，更容易記住為羅伊·G·比夫。
彩虹藍色端的光比其他顏色的光散射效率更高。就好像網球對它們吃的彈珠非常有選擇性，它們更喜歡藍色的彈珠而不是其他顏色的彈珠。
結果是藍色的光分散在天空中，所以在陽光明媚的日子裡你會看到到處都是藍色。其餘的顏色主要直接穿過大氣層。
太陽落山和升起時更紅
當然，天空並不總是藍色的。
瑞利散射也解釋了為什麼當太陽接近地平線時（日出和日落時）天空往往呈微紅色。
當太陽接近地平線時，與太陽直接位於頭頂時相比，它的光線會穿過更多的大氣層到達地球表面。藍色和綠色的光被散射得如此之好，以至於你幾乎看不到它。相反，天空被紅色和橙色的光染成彩色。
顏色在很多方面對我們來說意義重大。在我們整個有記錄的歷史中，了解顏色背後的科學並通過顏色藝術表達自己對於人類來說非常重要。當您決定明天早上穿什麼顏色的襯衫時，請記住這一點。
丹尼爾·弗里德曼，科學、技術、工程、數學與管理學院院長，威斯康星大學斯托特分校
