為什麼天空是藍色的是常見問題之一。這個問題的簡短回答是：因為地球的大氣層和陽光。如果地球沒有大氣層，白天的天空會像晚上一樣黑。
今天的天空是藍色的，夜晚的天空是黑色的。白天與黑夜的區別在於夜晚沒有陽光，因為那時我們處於地球背對太陽的那部分。這已經給了我們正在談論的第一個暗示——陽光會影響天空的顏色。
陽光和色彩
太陽是白色的，太陽光線也是白色的，從我們到太陽的距離必須（大約）1.5 億公里。說太陽是白色的可能有點誤導，因為白色並不是真正的顏色，這意味著它不僅僅是一種顏色。它由多種顏色組成（更專業的可以這樣說：白色是一種多色，由一系列連續的顏色組成）。這就是它的真正含義。
使用類似棱鏡的裝置，可以將白色光線分離成美麗的彩色光譜。這是一種長期現象，白色的陽光通過雨滴分解成五顏六色的光譜。
我們也可以將光視為波，為了理解為什麼天空是藍色的，我們必須這樣做。所以，一般來說，光是一定長度（或頻率）的波（更正式地說：電磁輻射）。
可見光波（我們的眼睛可以檢測到並將我們的大腦轉化為圖像）的波長大約為 400 到 700 納米，在這種情況下，顏色只是特定的波長。例如，紅光具有大約625至740納米的波長，綠光具有500至565納米的波長，藍色具有380至440納米的波長，而紫光具有380至440納米的波長。
關於我們在這裡回答的問題，重要的是要記住以下幾點：
- 藍光和紫光在其他可見光中的波長最短，
- 太陽在到達我們眼前的過程中穿過空曠的空間，直到到達地球大氣層。當你穿過它時，會發生一些有趣的事情，最終把天空變成藍色。
地球大氣
地球的大氣層一般是什麼？這是地球的地幔，由各種氣體組成（它的存在是因為地球的引力足以將它們“束縛”到自身）。我們都知道，其中一種氣體是氧氣，人們賴以生存。
但許多人驚訝地發現其中大部分都用於氮。大氣中氧氣的比例約為21%，而氮氣則高達78%。陽光與大氣中的氮和氧分子的相互作用使我們的天空變藍。
太陽光線在大氣中的散射
當太陽光線進入大氣層，不受阻礙地穿過空氣空間時，它們開始與氮和氧分子“碰撞”。有一種現像我們稱之為散射或瑞利散射（根據瑞利勳爵的說法，他在 1871 年描述了這種現象）。當光被散射的顆粒尺寸小於該光的波長時，就會發生這種散射（大氣中的氮和氧分子確實如此，它們遠小於可見光的波長）。
瑞利散射的重要之處在於它取決於光的波長或顏色：短波長光散射最多，而長波長光散射最少（如果碰巧達到波長的四次方）。例如，典型的藍光散射效率是紅光的 5 倍。
當太陽光線穿過大氣層時，紫色光線散射最多，其次是藍色光線。這可以認為是紫色和藍色從白色的陽光中“逃跑”並重新排列，即分散在整個天空中，最後到達眼睛，形成天空的彩色圖像。但是，如果紫色比藍色更彌散，那為什麼天空不是紫色，而是藍色呢？
有兩個原因。首先，我們注意到太陽光譜中的紫色比藍色少。其次，人眼對藍色比對紫色更敏感。這就是為什麼天空最終對我們來說是藍色的。如果沒有大氣層，它就會是黑色的，因為沒有分子可以將陽光散射到天空中。
為什麼日出和日落時天空是紅色的？
在日出和日落時，與太陽高高在上時相比，陽光必須穿過大氣層更長的距離才能到達我們的眼睛。在這種情況下，紫色和藍色輻射會在隨機方向上多次散射，最終不會到達我們的眼睛。如果那層大氣中有很多塵埃顆粒和煙霧，那麼散射在它們上面會導致更紅，創造美麗的日落。
