為什麼晚上的時候天空經常是紅色的?


瑞利認為散射光的強度除了和入射光的強度,散射粒子體積的平方成正比外,還與入射光的波長有關。對一定大小的微粒,長波長的光比短波長的光散射得少,I_{s} sim frac{1}{lambda ^{4}} ,即散射光的強度I_{s} 與波長lambda 的四次方成反比,此即瑞利散射定律。對散射粒子線度大於光波波長的散射,此定律不再成立。

對於線度可與入射光波長相比擬的散射粒子則發生米氏散射,米式散射的概率幾乎與波長無關,且光子散射後的性質也不會改變。

這裡有個圖:File:Radar cross section of metal sphere from Mie theory.svg下面有關於圖的說明,以x=1為界,左邊是瑞利區,右邊為米氏區。

當然除了以上兩種,還有少部分的光子發生非彈性散射,暫可忽略不計。

在地球的大氣層中,實際的散射情況是多種散射形式的混合。

  • 晴朗的天空呈現藍色主要是因為瑞利散射,波長較短的藍光比波長較長的紅光更易散射,如下圖:File:Rayleigh sunlight scattering.png所以散射光中紅藍光都有,但藍光佔優勢,因此天空呈現蔚藍色。
  • 如果大氣中含有較多雲霧,由於水滴線度大於可見光波長,則主要發生米氏散射,散射光呈白色,所以我們看到白色的雲霧。煙塵亦同理。想必污染嚴重的城市慘白色的天空也不難理解了。

  • 日落或日出的時候,陽光在大氣中要通過比正午相對更長的距離,太陽直射光中的藍光被大量散射(正午的太陽直射光是白色的),紅橙光佔據優勢,此時太陽及其附近區域呈現紅色,雲也因為反射太陽光而呈現紅色,但稍遠處的天空依然呈現藍色。


我認為@吉翔的答案沒有回答題主的答案。

事實上,這個問題我也思考過很久,後來在不同的地點觀察好幾次。我的結論是:夜晚天空是紅色,通常是因為處在人類聚集區,路燈等城市燈光將雲層照亮,使雲層變成了橘黃色或是紅色。

以下是我的幾次觀察:

1.監利縣城,震雨之前。一次騎摩托從鄉下回縣城,在鄉下時天空都是黑的,靠近縣城,就發現天上有很多黃色的雲團,遠離縣城的方向依然是黑色。

2.皖北鄉村,晴朗夜空。之前在城市待,晚上總是看不到星星,去同學家玩,那天晚上,在皖北的冬日的空曠的田野上,抬頭仰望,我看見了最壯觀的星河。

3.合肥郊區,大部分時候。本科學校在市郊,翡翠湖旁,鐵路線兩邊算是城區與郊區的分界線。夜晚總是會發現一個很奇怪的現象,朝向市區的天空,全是黃色的;遠離市區,鐵路方向,一片黑暗。事實上,這就是我觀察這個現象的始源。

希望有幫助。


我覺得是城市光污染造成的。在農村的夜裡天是黑噠


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