晴朗的天气为什么看着天空是蓝的（为什么晴朗的天空是蓝色的）

今天上午在电动力学课上老师给我们讲解了一个非常有意思的现象，为什么晴朗的天空是蓝色的，而夕阳是红色的?其实在讲解这个现象之前我们先学习了总辐射功率P（也即单位时间辐射出去的总能量），通过平均能流密度对球面积分我们即可求得总辐射功率P。

通过计算我们可以看出总辐射功率P是与频率ω4成正比的，那么当频率ω增大时，辐射频率P也会迅速增大。

那么晴朗的天空为什么是蓝色的呢?这就要从“瑞利散射”开始说起。瑞利勋爵是英国的一位物理学家，在声学、光学、电动力学、流体力学等各个领域都颇有建树。他在研究中发现，大气中的氮气、氧气等分子对太阳光的散射强度与太阳光的波长有关。具体来说，散射强度与入射波长的四次方成反比，即波长越短，散射作用越强。这得太阳光中短波长的光线被大量散射到各个方向，而长波长的光线几乎直接透过。

人所能看到的光的波长在380~ 780 纳米，而紫外光区和红外光区是人眼所看不到的。同时由于瑞利散射的强度与波长四次方成反比，所以太阳光谱中波长较短的蓝紫光比波长较长得红光散射更明显，而短波中又以蓝光能量最大，所以在雨过天晴或秋高气爽时(空中较粗微粒比较少，以分子散射为主)，在大气分子的强烈散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。

其实太阳光谱中紫色光比蓝色光波长更短，那么为何天空不是紫色的呢?这是因为太阳光中紫光含量较少，而且人眼对紫光不敏感，所以蓝光才起到了主导作用。而直视太阳时，短波长的光由于都被散射到四面八方，因此进入眼镜的反而是更长波长的黄色光。

但早晨和傍晚我们直视太阳时，由于太阳高度很低，到达我们人眼的太阳光经历了更长的路程，就连黄色的光都被散射了，剩下的则是更长波长的红光，因此看起来太阳呈现红色。