绘画中的天空

绘画的一个好处就是提高你的观察能力。如果我不绘画，就不会这么留意到天空的颜色的变化，尽管是都是蔚蓝的天空，但远处的天空颜色会淡点，近处会深蓝点。下文会详细介绍为什么会出现这样的颜色变化：

1、晴朗的天空为什么是蓝色的；

2、为什么近处的天空是深蓝色，远处的天空是浅蓝色，甚至是白色；

3、晚霞为什么是红的。

▲济州岛的石头

1、晴朗的天空为什么是蓝色的

这个问题跟海水为什么是蓝色的答案都是一样的，都是因为是光的散射。光的散射（scattering of light）是指光通过不均匀介质时一部分光偏离原方向传播的现象。偏离原方向的光称为散射光。但光的散射有很多种，其中瑞利散射（Rayleigh scattering）导致蓝色的天空。

瑞利散射，又称「分子散射」。粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。

散射强度的计算公式如下：

（这个散射原理也可以用到颜料中，如钛白粉）

但是运用上面公式是有条件的：

其中λ是电磁波波长，r是散射粒子半径。要x<<1（也就是说粒子尺度小于波长的十分之一）才能用瑞利散射公式处理。

这个公式很复杂，其实只要关注下面这一项即可：

其中λ是电磁波波长，也就是光波波长，散射光的强度 I 跟波长λ的四次方成反比，也就是太阳光谱中波长越短，散射强度越强；波长越长，散射强度越弱。

所以太阳光谱中波长较短的蓝紫光比波长较长得红光散射更明显，而短波中又以蓝光能量最大，所以在雨过天晴或秋高气爽时（因为空中较粗微粒比较少，以瑞利散射为主），在大气分子的强烈散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。

同理，太阳光经过水的瑞利散射，我们也会看到蓝色的海洋。

所以我们可以名正言顺地把天空画成蓝色。

2、天空颜色近处深蓝远处浅

天空与地平线相接的地方，跟近处头顶上的天空相比，颜色会显现出浅蓝甚至几乎白色。

▲济州岛的麦田

首先要知道，你抬头看到近处的天空，跟平视看到的远处的天空的距离是不一样的。如下图显示，光从地平线到你这个地方比起它直接从空中落下来，需要在空气中走的路程要远得多。走的路多了，遇到的粒子就会更多。

刚才说的天空之所以说蓝色是因为瑞利散射，但前提是散射光的粒子尺寸要远小于入射光波长时（小于波长的十分之一）。如果遇到空气中的颗粒不符合这个尺寸的话，就不会出现瑞利散射，而是另一种散射，米氏散射（Mie scattering）。

瑞利散射的颗粒一般远小于光波长，当颗粒增加直到光波长量级（λ）甚至达到10倍波长λ时，那么就符合米氏散射的规律了。这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。米氏散射散射光强几乎与波长无关，如观察白云对阳光的散射，各波长的光都大致均等地被散射，所以晴空的云是白色的。浪花呈白色也是同样的道理。

也就是说白色的太阳光，经过米氏散射之后，得到的还是白色的光。

3、晚霞为什么是红的

晚霞的形成是由于空气对光线的散射作用。当太阳光射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中微粒，就会发生散射，这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但由于它们散射了太阳光，使每一个大气分子形成了一个散射光源。

根据瑞利散射定律，太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来，而波长较长的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此，我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色，而地平线上空的光线只剩波长较长的黄、橙、红光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后，那里的天空就带上了绚丽的色彩

——百度百科

回顾

1、晴朗的蓝色天空和红色的晚霞是因为瑞利散射；

2、近处的天空是深蓝色而远处的天空是浅蓝色是因为米氏散射。

苹果iOS用户专享赞赏通↓