天空出现不同形状的太阳（天空不仅仅是蓝色的）

在晴朗的晴天抬头，你会看到一片蓝天。但这是天空的真面目吗？还是天空的唯一颜色？

答案有点复杂，但它们涉及光、原子和分子的性质以及地球大气层的一些古怪部分。还有大激光器——用于科学！

蓝天？

所以首先要做的是：当我们在晴天看到蓝天时，我们看到了什么？我们看到的是蓝氮还是蓝氧？简单的答案是否定的。相反，我们看到的蓝光是散射的阳光。

太阳产生广谱的可见光，我们看到它是白色的，但它包括彩虹的所有颜色。当阳光穿过空气时，大气中的原子和分子会向各个方向散射蓝光，远远超过红光。这被称为瑞利散射，在晴朗的日子里会产生白色的太阳和蓝天。

在日落时分，我们可以看到这种效果被调高了，因为阳光必须通过更多的空气才能到达我们。当太阳接近地平线时，几乎所有的蓝光都被散射（或被尘埃吸收），所以我们最终会得到一个红色的太阳，周围有更蓝的颜色。

但是，如果我们看到的只是散射的阳光，那么天空的本色是什么？也许我们可以在晚上得到答案。

从国际空间站看到的流星和气辉。学分：美国宇航局

黑暗天空的颜色

如果你看夜空，它显然是黑暗的，但它并不是完全黑色的。是的，有星星，但夜空本身在发光。这不是光污染，而是大气自然发光。

在乡村一个没有月亮的黑暗夜晚，远离城市的灯光，你可以看到树木和山丘在天空的映衬下剪影。

这种辉光称为气辉，是由大气中的原子和分子产生的。在可见光下，氧气产生绿光和红光，羟基（OH）分子产生红光，钠产生病态的黄色。氮在空气中的含量虽然比钠丰富得多，但对气辉的贡献不大。

气辉的独特颜色是原子和分子以光的形式释放特定量的能量（量子）的结果。例如，在高海拔地区，紫外线可以将氧分子 （O₂） 分裂成对的氧原子，当这些原子后来重新组合成氧分子时，它们会产生明显的绿光。

我国东北 气辉

黄光、流星和清晰的图像

钠原子只占我们大气层的一小部分，但它们构成了气辉的很大一部分，并且有一个非常不寻常的起源——流星。

你可以在任何晴朗的黑夜看到流星，如果你愿意等待的话。它们是微小的流星，由尘埃颗粒在高层大气中以每秒超过11公里的速度行进时加热和蒸发产生。

当流星在大约100公里的高度划过天空时，它们留下了原子和分子的痕迹。有时你可以看到流星具有不同的颜色，这是由它们所含的原子和分子产生的。非常明亮的流星甚至可以留下可见的烟雾痕迹。在这些原子和分子中，有少量的钠。

这种高钠原子层实际上对天文学家很有用。我们的大气层永远在运动，它是湍流的，它模糊了行星，恒星和星系的图像。想想你在夏日午后沿着一条漫长的道路看到的微光。

为了补偿湍流，天文学家快速拍摄明亮恒星的图像，并测量恒星的图像是如何扭曲的。可以调整特殊的可变形镜子以消除失真，从而产生比太空望远镜更清晰的图像。（尽管太空望远镜仍然具有不透过气辉窥视的优势。

这种被称为“自适应光学”的技术很强大，但有一个大问题。没有足够的自然明亮恒星让自适应光学器件在整个天空中工作。于是天文学家在夜空中制造了自己的人造恒星，称为“激光导星”。

这些钠原子位于湍流大气层上方，我们可以通过向它们发射功率激光来使它们发出明亮的光芒，并调整为钠的明显黄色。由此产生的人造恒星可用于自适应光学。你在晚上看到的流星帮助我们以更敏锐的视力看到宇宙。

所以天空不是蓝色的，至少不是总是如此。这也是一片在黑暗中发光的夜空，混合了绿色、黄色和红色。它的颜色来自流星散射的阳光、氧气和钠。通过一点点物理学和一些大激光，我们可以制造人造黄色恒星来获得我们宇宙的清晰图像。