如果大气层厚度改变，天空还是蓝色的吗？

在散射这一光学作用下，光线与大气分子以及无数悬浮颗粒相遇，改变了能量和方向，向四周传播开来。于是，晴空弥漫成蔚蓝，晚霞晕染出橙红，海浪翻滚起洁白的浪花，微观世界的每一丝波动都有可能引起大自然色彩的万千变幻。那么，散射分为哪几种情况，我们在不同大气层高度看天空，天空的颜色是一样的吗？又如果我们的大气层厚度发生改变，天空还会是蓝色的吗？快来探究一下吧。

大气散射，就是当光束遇到大气分子或气溶胶粒子时，光线会以质点为中心而向四周传播开来的现象。常见的散射又分为三种类型：瑞利散射、米散射和拉曼散射。这三种现象结合起来可以解释生活中的很多光学现象。

图1 散射现象示意图，太阳光照射到云滴上，光线被打乱了，并向四面八方射去

首先，小编来给大家介绍我们最常听到的瑞利散射。当粒子尺度远远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），发生的散射即为瑞利散射，其各个方向上散射光强度是不一样的，在光线入射方向，散射最强，在垂直入射光方向上，散射最弱（图二左）。对于瑞利散射，其散射强度与入射光波长四次方成反比，如图二右所示，即入射光波长越长，散射越弱（越不容易被粒子散射），穿透能力越强；波长越短，散射越强（越容易被粒子散射），穿透能力越弱。

图2 瑞利散射示意图（左），及瑞利散射强度随波长的变化（右）

晴朗的天空中，尘埃和水汽都较少，以大气分子为主。由于太阳光波长（400-800纳米）远大于大气分子（1纳米左右）直径，故常发生瑞利散射。正午时，太阳光（各种频率、颜色的光）直射大气层，传播一定的距离后，波长较短的蓝光大部分被大气分子散射到四面八方，而波长较长的红光散射较少，因此我们看到的天空就是蓝色的。由于太阳辐射中的蓝紫光都被散射掉了，所以当我们直接观察太阳时，太阳就呈现了互补色，也就是黄色。