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天空为什么是蓝色的？这并不是一个充满童稚的问题，直到1871年，瑞利（Lord John William Strutt Rayleigh 1842~1919,1904年获得诺贝尔物理学奖）提出的瑞利散射理论才圆满得解释了这个问题。白天得时候太阳照射地球表面，太阳光在穿过大气层时，各种波长的光都要受到空气的散射，其中波长较长的波散射较小，大部分传播到地面上，这些光综合起来呈现出黄色。而波长较短的蓝、绿光，受到空气散射较强，天空中的蓝色正是这些散射光的颜色，因此天空会呈现蓝色。平日里，我们看到大海所呈现出的蓝色也是因为散射造成的，但曾经在很长一段时间里，包括瑞利在内的许多人都认为大海的蓝色是因为反射了天空的散射光所造成的。 1921年，拉曼（Sir Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970,1930年获得诺贝尔物理学奖）在海上旅途中的发现让我们了解了真相，它从布儒斯特角观察海面并用尼科尔棱镜过滤掉了S光 ，从而看到不受蓝天影响的大海，这样的大海呈现出一种与平日相比更深沉的蓝色，这就是光在水中散射的结果。
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当太阳升起以后，我们便进入了白天。当然，“白天”并不“白”，我们仍然能发现丰富的色彩。太阳光经过大气，射到地面后呈现出黄色，而一些背对着太阳的地方呈现出很深的蓝色。黄蓝——暖色冷色的对比体现着一种色彩上的美感，但是自然光之所以给我们这样的视觉感受，不是因为它深谙美学原理，而是因为那深藏在它背后的自然规律。
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同样是白天，阴天和晴天又有所不同。阴天的云层很厚，而且大颗粒物较多，少量阳光照射到云层上发生了达尔散射（白光散射后仍然是白光），大量阳光遇到云层后直接漫射开来，整个天空就像是一块大的柔光布，所以阴天的自然光很少有颜色上的倾向而显现出灰白色。
在黄昏的阶段，太阳呈现出橙红色，而且越接近地平线时越红。这个现象和日出时的别无二致，在接近天顶方向，阳光穿过低层大气较少，呈现出蓝散射光与低层大气散射的红光“重叠”进入人的眼睛，就会看到显示紫色的天空。 此刻地表和大气经过了一整天阳光的照射，温度都相对较高，由于布朗运动的缘故，大气中小分子漂浮物比较多，所以天空的散射和漫反射都比较强。处在这样光线下的物体的暗部很透，这也是昏黄光线和破晓光线的最大的区别。
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