为什么天空在日出和日落时会变成绚丽的红色？

日出和日落时天空呈现绚丽的红色、橙色和黄色，主要是由以下几个因素共同作用造成的：

太阳光穿过更厚的大气层：

• 在中午，太阳高悬在头顶，阳光只需穿过相对较薄的大气层就能到达我们的眼睛。
• 但在日出和日落时，太阳靠近地平线。此时阳光需要斜着穿过地球的大气层，路径更长，穿透的大气层厚度比中午时要厚得多（有时甚至厚几十倍）。

瑞利散射：

• 这是天空呈现蓝色的主要原因，也是日落/日出变红的关键。
• 地球的大气层主要由氮气和氧气等小分子组成。这些分子对光有散射作用。
• 关键点： 瑞利散射的强度与光的波长的四次方成反比。这意味着波长越短的光（蓝光、紫光）被大气分子散射得越厉害；而波长越长的光（红光、橙光）被散射得相对较弱。

短波长光被大量散射：

• 当阳光穿过更厚的大气层（日出/日落时），更多的短波长蓝光和紫光被沿途的大气分子强烈地散射向四面八方。
• 这些被散射的蓝光使得远离太阳的天空呈现蓝色（但在日出日落时，这个蓝色可能被其他因素影响）。
• 更重要的是，蓝光和紫光在到达我们眼睛的路径上被大量“移除”或散射掉了。

长波长光穿透力强：

• 相比之下，波长较长的红光和橙光被散射的程度要弱得多。它们能更直接地穿透厚厚的大气层，到达我们的眼睛。
• 因此，当阳光最终到达我们的眼睛时，它已经损失了大部分的蓝光和紫光成分，剩下的主要是红、橙、黄等长波长的光。这就是我们看到太阳本身呈现红色或橙色的原因。

天空颜色的来源：

• 我们看到的天空颜色不仅仅是直接来自太阳的光线。
• 被散射的光线也贡献了天空的颜色。在日出日落时，靠近地平线附近的大气中充满了被散射的光线。
• 由于此时大气层非常厚，靠近地平线的天空区域（太阳附近）充满了穿透大气层后剩余的长波长光（红、橙、黄），以及一部分被大气散射的、但主要是长波长的光线。这就是为什么太阳周围的天空呈现暖色调。
• 而头顶上方的天空，虽然也受到散射影响，但由于路径相对较短，蓝光散射仍然占优势（只是不如中午明显），所以可能呈现较浅的蓝色或蓝紫色。

大气中其他微粒的作用：

• 大气中的尘埃、水汽、烟雾等较大的微粒也会散射光线（米氏散射），这种散射对波长不那么敏感，更倾向于散射所有波长的光，但可能让光线看起来更柔和或产生乳白色效果。它们的存在有时会增强日落时的红色调（例如火山喷发后），有时则会减弱色彩的饱和度。

总结来说：

日出和日落时，阳光需要穿过更厚的大气层。在这个过程中，大量短波长的蓝光和紫光被大气分子强烈散射掉（瑞利散射），而长波长的红光和橙光则更容易穿透大气到达我们的眼睛。因此，我们看到太阳本身变成红色或橙色，而太阳周围的天空也因为这些穿透和散射的长波长光而呈现出绚丽的红、橙、黄等暖色调。