晚霞为什么是红色的

白天的阳光是白色或黄色,太阳落山时天空却染成红色。

太阳本身没变,为什么颜色会变?

无论在海边、山上还是城市,傍晚都会发生同样的事。

日落时分太阳本身变红了吧。

就像温度下降导致颜色变化一样。

阳光的颜色并没有改变。改变的是光线穿过大气的距离。

阳光是从红到紫所有波长混合的白光。通过地球大气时,空气分子对短波长的光散射更强。这种现象叫[瑞利散射] (Rayleigh scattering)。

短波长(蓝) = 散射强。长波长(红) = 散射弱。

白天太阳在头顶附近,阳光穿过大气的距离短。在短距离内蓝色被散射并扩散到整个天空。这就是白天天空看起来是蓝的原因。

日落时太阳位于地平线附近。光斜着穿过大气,所以通过距离变得长得多 (白天的数十倍)。在这段长距离上,蓝色几乎全部被散射消失。剩下的只有散射弱的红和橙。只有这些颜色到达我们的眼睛。

太阳本身没变。晚霞是沿途被筛掉了某些颜色的结果。

左边是太阳不同角度的光线路径。下拉太阳高度滑块,会从正午(头顶·短路径) → 下午 → 日落(地平线附近·数十倍长路径)变化。用路径切换强调光线穿过大气的距离。

右边是各波长的散射强度。在红~紫光谱中波长越短散射越强,路径越长蓝色越先散去,直到只剩红色。用行星切换比较地球(白天蓝·日落红)与火星(白天粉·日落蓝·正相反)。

用太阳高度滑块从正午(短路径·蓝天)变到日落(数十倍长路径·红天),用波长切换看短波长先被散射,用行星切换比较地球和火星(正相反的颜色)。

雾霾颗粒多的日子散射更多波长,晚霞更浓更红。

火灾烟雾同样原理使晚霞更红。

火星晚霞与地球正相反。火星大气的尘埃颗粒散射红光、让蓝光通过。所以火星天空白天泛粉色,日落时呈蓝色。

每天看到的平凡晚霞,其实是光线穿过大气的距离比平时长了数十倍的结果。