![藍天[自然名詞]](/img/9/b40/nBnauM3XwITO2UjMxcTMxcjN1QTMyIDO1EzNzQTNwAzMwIzL3EzLwIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg "藍天[自然名詞]")
介紹
藍天在晴朗的天氣里空氣中會有許多微小的塵埃、水滴、冰晶等物質，當太陽光通過空氣時太陽光中波長較長的紅光、橙光、黃光都能穿透大氣層，直接射到地面，而波長較短的藍、紫、靛等色光，很容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，從而使光線散射向四方，使天空呈現出蔚藍色。實際上發生散射的藍光只是一小部分，大部分沒有遇到微粒的藍光、紫光還是直接射到了地球上，所以射到地球上的白光中仍然是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。當大雨過後，你是否注意過天會更藍，越是晴朗的天氣，天越藍，這是因為這樣的天氣里，空氣中的塵粒、小滴、冰晶的數量會很多。
如果陽光從天空照射下來，它就會連續不斷地碰到某些障礙——即使沒有下雨。因為光所必須穿透的空氣並不是空的，它由很多很多微小的微粒組成。其中的大多數，百分之九十九不是氮氣便是氧氣，其餘則是別的氣體微粒和微小的漂浮微粒，它們來源於汽車的廢氣、工廠的煙霧、森林火災或者火山爆發出來的岩灰。雖然氧氣和氮氣微粒比一滴雨水小一百萬倍，但是它們也照樣能阻擋陽光的去路。光線從這些眾多的小“絆腳石”上彈回，並改變自己的方向：光線被散射出去，這是我們化學家和物理學家們的說法。波長短的藍色光和紫色光比波長長的橙色光和紅色光散射得多。所以散射的光中，紫光比紅光幾乎多10倍，而藍光則幾乎比紅光多6倍。綠色的、黃色和橙色的光線，敵不過占優勢的藍色光線和紫色光線，所以我們覺得這些散射的光是藍色的——天藍色的。發現這一切的是英國物理學家和諾貝爾獎獲得者瑞利勳爵，他在130年前就已經發現了：當光線透過空氣偏離了它原來的直線方向時，光的波長不同，偏離的距離不同。後來人們為了向他表示敬意，便把這個散射過程叫做瑞利散射。如果你向天空看去，你主要看見的是陽光中被散射的藍色的光，而不是未經散射的陽光。
傳統觀點
藍天，其實是地球的大氣層。中國基礎教育與科普界主要沿用19世紀中葉英國物理學家丁鐸爾（John Tyndall，1820－1893）的理論來解釋“藍天”出現的原因，儘管該觀點後來被證實並不完全正確。
晴朗的天空是蔚藍色的，這並不是因為大氣本身是藍色的，也不是大氣中含有藍色的物質，而是由於大氣分子和懸浮在大氣中的微小粒子對太陽光散射的結果。由於介質的不均勻性。使得光偏離原來傳播方向而向側方散射開來的現象，稱為介質對光的散射。細微質點的散射遵循瑞利定律：散射光強度與波長的四次方成反比。當太陽光通過大氣時，波長較短的紫、藍、青色光最容易被散射；而波長較長的紅、橙、黃色光散射得較弱，由於這種綜合效應，天空呈現出蔚藍色。
這是因為太陽光線射人大氣層後，遇到大氣分子和懸浮在大氣中的微粒發生散射的結果。根據科學家的測定，藍色光和紫色光的波長比較短，相當於“小波浪”；橙色光和紅色光的波長比較長，相當於“大波浪”。當遇到空氣中的障礙物的時候，藍色光和紫色光因為翻不過去那些障礙，便被“散射”得到處都是，布滿了整個天空。天空就是這樣被“散射”成了藍色。
觀點的發展.
丁鐸爾散射
空氣中會有許多微小的塵埃、水滴、冰晶等物質，當太陽光通過空氣時，波長較短的藍、紫、靛等色光，很容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，從而使光線散射向四方，使天空呈現出蔚藍色。中文世界中，大小權威的教育和科學網站，大多仍採用上述“標準答案”。[1]
這個“天藍”解釋，基本上是19世紀中葉的水平。它是英國物理學家丁鐸爾（John Tyndall，1820－1893）首創的。常稱作丁鐸爾散射模型。確實，“波長較短的藍色光，容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，……散射向四方”。但它並不是“天藍”的真正原因。如果天藍主要是由水滴冰晶等微粒的散射引起的，那末，天空的顏色和深淺，就應隨著空氣濕度的變化而變化。因為當濕度變化時，空氣中水滴冰晶的數目會明顯變化。潮濕地區和沙漠地區的濕度差別很大，但天空是一樣的藍。丁鐸爾散射模型解釋不了。到19世紀末葉，丁的天藍解釋已被質疑。[1]
瑞利散射
1880年代，瑞利（John Rayleigh，1842－1919）注意到，根本不必求助塵埃、水滴、冰晶等空氣中的微粒，空氣本身的氧和氮等分子對陽光就有散射，而且也是藍色光容易被散射。所以，空氣分子的散射就可以作為“天藍”的主因。[1]
然而，各個分子有散射，不等於空氣整體會有藍色。如果純淨的空氣是極均勻的，分子再多也沒有“天藍”。就像一塊極平的鏡子，只有折射或反射，而極少 散射。在均勻一致的環境中，不同分子的散射相互抵消了。就如在一個集體紀律超強的環境（如監獄）中，每個人的獨立和散漫行為被徹底壓縮。而“天藍”靠的就是分子各自的獨立和相互不干涉，或少干涉。[1]
為此，瑞利假定，空氣不是分子的“監獄”。相反，氧和氮等分子，無規行走，隨機分布。瑞利由這個模型算出的定量結果，很好地符合天藍的性質。1899年，瑞利寫了一篇總結式的文章“論天空藍色之起源”（J．Rayleigh，Phil．Mag．XLVII，375，1899），開宗明義就說：“即使沒有外來的微粒，我們依舊會有藍色的天”。“外來的微粒”即指丁鐸爾散射所需要的。從此，丁鐸爾的天藍理論被放棄。瑞利散射成為“天藍”理論的主流。
瑞利的天藍理論雖然很成功，瑞利的分子無規分布假定，也有根據。然而，瑞利實質上還要假定空氣是所謂理想氣體，這是一個不大的，但也不可忽略的弱點。因為空氣不是理想氣體。
愛因斯坦理論
1910年，愛因斯坦最終解決了這個問題。愛因斯坦用當時剛剛發展的熵（混亂的度量）的統計熱力學理論證明：那怕最純淨的空氣，也是有漲落起伏的。空氣本身的密度漲落也能散射，也是藍色光容易被散射。密度漲落的散射，不多也不少，正好能產生我們看到的藍天。如果空氣是理想氣體，愛因斯坦的結果就同瑞利的一樣。所以，簡單地說，天空藍色之起因是：“空氣中有不可消除的‘雜質’，即空氣自身的漲落。密度漲落等對陽光的散射，形成了藍天。”“天藍”起源物理不是愛因斯坦首創，但最完整的理論是愛因斯坦奠定的。所以說，“天藍”物理學，完成於1910年。
瑞利和愛因斯坦的“天藍”理論，是普遍適用的。可以用來解釋純淨空氣中的“藍天”現象，也可以用來解釋純淨的水，純淨的玻璃等液體或固體中的“藍天”現象。
高錕先生在他為“光纖通訊”奠基的第一篇論文（C．Kao，Proc．IEE，113，No．7，1966 2010）中引用的第一個物理公式，就是愛因斯坦的“天藍”瑞利散射公式（即Einstein－Smoluchowski公式）。玻璃是凝固了的液體。即使最理想的玻璃，沒有氣泡，沒有缺陷，玻璃中依舊有不可消除的‘雜質’，即玻璃本身的不可消除的漲落。在光纖中傳播的訊號（光波），會被玻璃的漲落散射。“天藍”機制，是光纖通訊訊號損失的一個物理主因。它是不能用光纖製造技術消除的。只能選擇“不太藍”的光，減低它的影響。
空氣品質用語
“藍天”也是對空氣品質狀況評價的一種通俗的說法。中國的環保部門要對空氣中可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮等多項污染物的監測。實時監測數據經匯總和計算後得出當天的空氣污染指數（API），從而判斷空氣品質的等級。
中國採用的空氣污染指數分為五個等級，API值小於等於50，說明空氣品質為優；API值大於50且小於等於100，表明空氣品質良好。如果當日空氣品質污染指數在100以下，則稱之為“藍天”。也就是說，雖然天空看起來不藍，甚至是在下雨，但空氣品質不錯，仍然可認定為“藍天”。
因此，依據空氣污染指數得出的“藍天”並非感官意義上的藍色天空。有報導，有兩名市民堅持不懈地每天拍攝一張照片記錄藍色天空的數量，照片顯示數量為180天。而同期北京官方發布的“藍天”數量為285天，兩者相差逾百日。
