為什麼天空是藍色? 為什麼雲是白色? 為什麼夕陽是紅色? 這是小孩子最喜歡問成年人的問題? 您有答案嗎?
要回答這個問題，首先要理解光是什麼? 為什麼我們可以見到顏色? 太陽光穿越地球的大氣層會產生什麼變化?
光是什麼? 根據物理學，光是能量的一種傳播方式。作為人類，光就是我們可以見到的電磁波。
電磁波是什麼? 電磁波是按照一定頻率地變化的電場和磁場，從低頻率或長波長到高頻率或短波長，電磁波包括無線電波、 微波、 紅外線、 可見光、 紫外線、X射線、伽瑪射線等。電磁波的能量與它的頻率成正比，伽瑪射線有最高能量，因為有最高頻率; 藍光比紅光有更大的能量，因為藍光的頻率比紅光的頻率高 。科學家認為光有兩種特性: 一種是光波，即波的特性，好像水面上的波浪; 另一種是光子，即粒子的特性，好像子彈一樣 。
為什麼我們可以見到顏色?
我們的眼睛內有視網膜，視網膜有三種錐細胞，分別感應低頻率的紅光、中頻率的綠光、高頻率的藍光。腦袋會處理這三種錐細胞所收到的訊息，然後產生我們所看到有顏色的影像。
如果什麼信息都收不到的時候，我們會看到什麼? 當然是漆黑一片。
如果三種錐細胞接收同等強度的訊息，我們會看到什麼? 就是白色的光，好像白天的太陽光一樣。
要明白太陽光穿越地球的大氣層所發生的事情，首先我們要知道太陽光的光譜包括所有的可見光。
您看過太陽光線嗎? 清晨的太陽光從窗照進房間，您可以看到空氣中的塵埃，太陽照耀著塵埃， 塵埃 把太陽光向各個方向反射，就好像一粒會發光的星星一樣，這個現象叫做散射。
大氣層的氣體分子很細小，藍光的波長最短，較容易被散射，讓我們看到藍光，才有藍天；其他波長比藍光更長的可見光，較少被散射，所以我們便看不到它們的顏色。這是過去百多年根據光波特性的解釋。隨著科學發展，以下是根據量子力學的一個新的解釋。
當太陽光穿過大氣層的氧氣和氮氣，太陽光的電場會影響氧氣和氮氣分子內的電子分佈情況，引起氧氣和氮氣分子震動。根據科學家的計算，紫外線會引起最大的震動; 科學家亦證明了光子與電子的相互作用會產生光子能量損失，當被散射的紫外線穿過大氣層，頻率變小，變成藍光，所以我們看到藍天。
雲裹水蒸氣或冰粒比大氣層氣體分子大得多，各種顏色的可見光都會同樣地被反射或直接穿透至雲底，混合起來就會呈現成白色，所以雲是白色的。
日出或日落的時候，太陽光從較低的角度射入大氣層，要經過較遠的距離，才射進我們的眼睛; 大部分藍光已經被散射，只剩下其他的可見光射進您眼睛內的視網膜。所以日落時，太陽先呈現金黃色，因為綠光和紅光混合變成黃光，隨著更多綠光被散射，紅光按比例變得較多，太陽呈現橙色，慢慢變成紅色，所以夕陽紅。
作者: Maria Pau
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