--- title: "天空为什么是蓝色的？" description: "晴天的天空是蓝的，傍晚的天空却变成了橙红色。阳光明明是白色的，蓝色是从哪儿来的？我们顺着这个问题，一路找到空气里的秘密。" pubDate: 2026-10-27 tags: ["光", "颜色", "天空", "小实验"] clc: "O43" hero: "./hero.svg" refs: - id: nasa title: Why Is the Sky Blue? url: https://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/ site: NASA Space Place note: "NASA 给小朋友写的科普页，有动画" - id: rayleigh title: Rayleigh scattering url: https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering site: Wikipedia note: "瑞利散射：越短的光被空气弹开得越多" --- 抬头看看晴天的天空，它是蓝色的。可是到了傍晚太阳快下山的时候，天边又变成了橙色、红色。 这就奇怪了：天上明明只有一个太阳，阳光看起来也是白白的，**蓝色和红色到底是从哪儿来的？** 这篇文章，我们就跟着这个问题，一步一步往下找答案。
先想一想 在往下读之前，先猜一猜：天空是蓝的，是因为天上有蓝色的东西吗？还是因为它把大海的颜色反射上去了？把你的猜想记下来，读完再看看猜对没有。
## 一、白色的阳光里藏着什么 ### 发现：阳光可以被拆开 下过雨以后，有时候能看到彩虹。彩虹里有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫好多种颜色，它们全都来自阳光。 这说明，**白色的阳光其实是很多种颜色的光混在一起**。平时它们挤在一起，我们只看到白色；遇到水珠，它们被分开了，我们才看到一条一条的颜色。
白色的阳光可以被拆成很多种颜色 阳光从左边射进三棱镜，在里面拐了个弯，从另一边出来时分成了红、橙、黄、绿、蓝、紫六种颜色，红光拐得最少，紫光拐得最多。 白光进去，彩色出来 雨后的小水珠也能做到 红光 橙光 黄光 绿光 蓝光 紫光 阳光 看起来是白色的 三棱镜 六种 颜色 白光其实是很多种颜色的光混在一起；遇到三棱镜，它们拐的弯不一样大，就分开了
图 1 · 白色的阳光穿过三棱镜，被拆成了好多种颜色，彩虹也是这样来的
### 不同颜色的光，有什么不一样？ 光是一种波，就像水面上一圈一圈的波纹。不同颜色的光，波纹的“步子”大小不一样： - **红光**步子大，波纹又长又平缓。 - **蓝光、紫光**步子小，波纹又短又密。
红光的步子大，蓝光的步子小 上面是红光的波纹，一步约 700 纳米，在同样长的一段里只走了 3.7 步；下面是蓝光的波纹，一步约 450 纳米，同样长的一段里走了 5.7 步。 红光 一步约 700 纳米 蓝光 一步约 450 纳米 一步 一步 步子大 波纹又长又缓 步子小 波纹又短又密 这一段里走了约 3.7 步 同样一段，走了约 5.7 步
图 2 · 不同颜色的光，波纹的“步子”大小不一样：红光步子大，蓝光步子小（纳米是非常非常小的长度单位，一纳米是十亿分之一米）
记住这一点，它是解开蓝天秘密的钥匙。可是，光的步子大小，**跟天空的颜色有什么关系呢？** ## 二、空气把蓝光“弹”得到处都是 ### 空气不是空的 我们看不见空气，但空气里其实挤满了非常非常小的颗粒，叫作“分子”。它们小到用最厉害的放大镜也看不见。 阳光从太空照进来，要穿过厚厚的一层空气，才能到达我们的眼睛。一路上，光会不停地撞到这些空气分子。 ### 小步子的蓝光最容易被弹开 光撞上空气分子以后，会被弹向四面八方，科学家把这叫作“散射”。最关键的是：**步子越小的光，越容易被弹开**[^rayleigh]。 蓝光的步子比红光小得多，所以蓝光被弹开的次数，大约是红光的 5 倍多。 于是，红光、黄光大多直直地穿过空气；蓝光却被空气分子弹得满天都是。这时候，不管我们朝天空的哪个方向看，都有被弹过来的蓝光钻进眼睛里。**整片天空，看起来就是蓝色的了**[^nasa]。
空气分子最容易把蓝光弹开 红光从左边进来，大多直直穿过空气；蓝光撞上一个空气分子，被弹向四面八方。下面的小条表示：蓝光被弹开的次数，大约是红光的 5 倍多。 阳光穿过空气 空气分子画得放大了很多很多倍 红光：大多直直穿过去 蓝光：撞上分子， 被弹向四面八方 一个空气分子 被弹开的次数 红光 1 份 蓝光约 5.5 份
图 3 · 空气分子最容易把步子小的蓝光弹开，弹得满天都是
小知识 紫光的步子比蓝光还小，照理说应该被弹得更多，那天空为什么不是紫色的？原因有两个：阳光里的紫光本来就比蓝光少；我们的眼睛对蓝光也比对紫光敏感得多。所以我们看到的，就是蓝色。
天空为什么不是紫色的 左边比较阳光里蓝光和紫光有多少：紫光比蓝光少。右边比较眼睛对它们有多敏感：对紫光不敏感得多。 阳光里，有多少这种光 示意 多 少一些 蓝光 紫光 眼睛对它有多敏感 示意 很敏感 不太敏感 蓝光 紫光 紫光两样都比不过蓝光，所以天空看起来是蓝色的
图 4 · 紫光虽然被弹得更多，但阳光里紫光少，眼睛对它也不敏感（示意图，柱子高低只表示多和少）
## 三、傍晚的天空为什么变红了 现在我们知道蓝光是怎么来的了。可是开头还有另一半问题：**同一片天空，傍晚为什么会变成橙红色？** ### 阳光要走的路变长了 中午，太阳高高挂在头顶，阳光几乎是直直地照下来，穿过的空气比较薄。 傍晚，太阳快落到地平线下面了，阳光只能斜着照过来，要穿过的空气比中午厚很多很多。
中午和傍晚，阳光穿过的空气厚度不一样 中午阳光从头顶直直照下来，只穿过薄薄一层空气；傍晚阳光从地平线方向斜着照过来，要在空气里走很长一段，蓝光在路上几乎都被弹走了。 太空 一层空气 短短一段 中午的太阳 直直照下来 傍晚的太阳 斜着走过长长一段空气，蓝光一路被弹走 你在这里
图 5 · 傍晚的阳光要在空气里走的路，比中午长得多
### 蓝光在半路被弹光了 路变长了，阳光撞上的空气分子也就更多。蓝光本来就最容易被弹开，走着走着，几乎全被弹到别的方向去了。 等阳光终于到达我们眼前时，剩下的主要是不容易被弹开的**橙光和红光**。所以傍晚的太阳和它旁边的天空，就变成了橙红色。
傍晚的阳光一路丢掉蓝光 一束各种颜色都有的阳光从左边进入很长一段空气，紫光、蓝光最先被弹走，接着是绿光、黄光，到右边眼睛里只剩下橙光和红光。 傍晚：阳光要在空气里走很长很长一段 刚进入空气 快到眼睛 紫光、蓝光最先被弹走 然后是绿光、黄光 一开始：什么颜色都有 最后只剩 橙光和红光
图 6 · 傍晚的阳光一路走、一路丢掉蓝光，到我们眼前就只剩下橙红色了
你看，晴天的蓝和傍晚的红，其实是同一个原因：**空气最喜欢弹开蓝光**。 ## 四、动手试试：在杯子里造一片天空
动手试试 **你需要：** 一个透明玻璃杯、清水、一点点牛奶、一支手电筒，在比较暗的房间里做。 1. 杯子里倒满清水，滴进 5～10 滴牛奶，搅一搅。水应该只是有一点点浑，不要太白。 2. 用手电筒从杯子侧面照进去，从**另一个侧面**看水，会发现水微微发蓝。 3. 再把手电筒放在杯子后面，**隔着杯子正对着**手电筒看，光会变成淡淡的橙黄色。 牛奶里的小颗粒，就像空气里的分子：从侧面看，看到的是被弹开的蓝光，像晴天的天空；正对着看，看到的是蓝光被弹走以后剩下的光，像傍晚的太阳。
在杯子里造一片天空 手电筒从左边照进一杯加了几滴牛奶的水。从杯子侧面往里看，水微微发蓝；在右边正对着手电筒看，光变成淡淡的橙黄色。 在杯子里造一片天空 在暗一点的房间里做 手电筒 加了几滴牛奶的水 牛奶里的小颗粒，像空气分子 正对着看：淡淡的橙黄色 从侧面看：水微微发蓝
图 7 · 牛奶水就像一小片天空：从侧面看到被弹开的蓝光，正对着看到剩下的橙黄光
注意安全 不要用手电筒照眼睛，更不要直接看太阳，哪怕是傍晚的太阳也不行。
## 小结 回到开头的问题，我们一路找到了这些答案： 1. **阳光是什么颜色？** 白色的阳光里，混着红、橙、黄、绿、蓝、紫好多种颜色的光。 2. **天空为什么是蓝的？** 蓝光步子小，最容易被空气分子弹开，弹得满天都是，所以天空看起来是蓝色。 3. **为什么不是紫的？** 阳光里紫光少，我们的眼睛又对蓝光更敏感。 4. **傍晚为什么变红？** 阳光斜着穿过更厚的空气，蓝光在半路被弹光了，剩下橙光和红光。 现在，你开头的猜想猜对了吗？下次看到蓝天和晚霞，可以讲给身边的人听一听。 ## 参考资料