晴天的天空是蓝色的，而日出和日落时是红色或橙色的。不同的颜色是由地球大气中的光散射引起的。下面是一个简单的实验，你可以看看它是如何工作的：

蓝色天空-红色日落材质

这个天气项目只需要一些简单的材料：

• 水
• 牛奶
• 有平行平面的透明容器
• 手电筒还是手机灯

一个长方形的小水族馆很适合这个实验。试试2-1/2加仑或5加仑的油箱。任何其他方形或矩形透明玻璃或塑料容器都可以。

进行实验

1. 将容器装满约3/4的水。打开手电筒并将其平放在容器侧面。你可能看不到手电筒的光束，尽管你可能会在光线照射到水中的灰尘、气泡或其他小颗粒时看到明亮的闪光。这很像阳光在太空中的传播。
2. 添加约1/4杯牛奶（对于2-1/2加仑的容器，增加较大容器的牛奶量）。将牛奶搅拌到容器中与水混合。现在，如果你用手电筒照水箱的侧面，你可以看到水中的光束。牛奶中的颗粒散射光。从各个方面检查容器。请注意，如果您从侧面看容器，则手电筒光束看起来略为蓝色，而手电筒末端看起来略为黄色。
3. 把更多的牛奶搅拌到水中。随着水中粒子数量的增加，手电筒发出的光散射得更强烈。光束看起来更蓝，而距离手电筒最远的光束路径从黄色变为橙色。如果你从油箱对面看手电筒，它看起来是橙色或红色，而不是白色。当梁穿过容器时，它似乎也展开了。蓝色的一端有一些散射光的粒子，就像晴天的天空。橙色的尽头就像日出或日落附近的天空。

工作原理

光沿直线传播，直到遇到粒子，粒子使光偏转或散射。在纯净的空气或水中，你看不到一束光，它沿着直线行进。当空气或水中有灰尘、灰烬、冰或水滴等颗粒时，光会被颗粒的边缘散射。

牛奶是一种胶体，含有微小的脂肪和蛋白质颗粒。这些粒子与水混合后散射光，就像灰尘散射大气中的光一样。光的散射方式不同，取决于其颜色或波长。蓝光散射最多，而橙色和红光散射最少。看白天的天空就像从侧面看手电筒一样——你可以看到散射的蓝光。看日出或日落就像直视手电筒的光束——你看到的光不是散射的，是橙色和红色的。

是什么使日出和日落不同于白天的天空？这是阳光到达眼睛之前必须穿过的大气量。如果你认为大气是覆盖在地球上的一层涂层，中午的阳光会穿过涂层最薄的部分（粒子数最少）。日出和日落时的阳光必须通过更多的“涂层”横向到达同一点，这意味着有更多的粒子可以散射光线。

虽然地球大气中存在多种类型的散射，但瑞利散射主要负责白天天空的蓝色和日出日落时的红色。廷德尔效应也发挥了作用，但它不是蓝天颜色的原因，因为空气中的分子比可见光的波长小。

来源

• 史密斯，格伦S.（2005）。“人类色彩视觉与白天天空的不饱和蓝色”。美国物理学杂志。73 (7): 590–97. 内政部：10.1119/1.1858479
• 安德鲁·T·杨（1981）。“瑞利散射”。应用光学。20 (4): 533–5. 内政部：10.1364/AO.20.000533