要是霧霾天氣，那天空是有灰塵，天空正常是呈現蔚藍色，大海就是這個顏色，不同時間段天空顏色也是不一樣，有太陽的一面天空發白，對立面顏色會藍點，天空中的雲白色那時水蒸氣形成，夕陽時候天空出現黃色或紅色，是由於光照強度減弱太陽表面反射出來的，每天天空顏色會因為太陽移動呈現不同顏色，

天空的光線來自太陽

1 光源

太陽是其實是綠色調的，Sunny波譜

黃色是大氣層上方Sunny的波譜，紅色是海平面的波譜

按黃色線來，可以看到，在太空中Sunny的峰值波長為500nm左右

妥妥綠色偏青

但實際上在太空中，幾乎找不到綠色的恆星，因為綠色處於人眼頻率中心，而恆星的光都是連續光譜，如果中心頻率是綠色，在人眼中就會被綜合成白色，見下圖。我們看到的太陽照片都是加了濾鏡的，不然在相機眼裡也是一片白茫茫

而真正的太Sunny穿過大氣到了地面，波峰被削平（見第一個圖紅色部分），在500nm到680nm之間形成了差異較小的峰頭，於是，這樣的太陽應該就是明亮的黃白色，550-580nm那種黃，再加上些白色（也是其他部分波長光的總和 ）

太陽到達地面前損失的那部分光，構成了就是天空的顏色，這種損失主要來自一種散射

2 瑞利散射

氧氣和氮氣等空氣分子的粒子尺度（<1nm）遠小於入射光波長時發生的散射，發生瑞利散射

散射強度與入射光的波長四次方成反比

用上面的Sunny各頻段強度加權，就能得到實際的散射強度

在地面上測大概是這樣

這幾次測量裡，4/20 時天氣最好，峰值在490nm，對應著青色。要是遇上了晴朗的好天氣，完全達到470nm那種醉人的暗藍天空

而其他的幾日天氣測量時是揚沙或陰天。資料在圖線上看不太清，但大概是一個500nm-530nm的雙峰，對應綠色，這個時候就和太陽一樣，在人眼裡又是白茫茫一片

這種情況，是因為空氣中還有其它大微粒存在時，還發生了另一種散射

3 米散射

粒子尺度接近或大於入射光波長時，其散射的光強在各方向是不對稱的，其中大部分入射光線沿著前進方向進行散射，這樣的現象稱為米散射

水滴的散射效率因子隨尺度數α變化的曲線

隨著粒子的相對尺度增大，散射效率因子隨波長已經基本不變，說明各種波長具有幾乎相同強度的散射，而且散射光中各種波長的比例也和入射輻射中的一致。即，散射的程度跟波長無關，這就解釋了為何雲朵是白色的，因為照入雲朵的太Sunny，各波段散射的強度與入射時比例一致

根據上面曲線，當α接近0時，散射效率跟波長呈反比，意思就是波長越長穿透性越好。要穿過大氣越困難，太陽越呈紅色

日常所見

以上兩種散射，決定了天空的顏色

晴天藍色天，陰天白色天

當空氣中顆粒進一步增大時，可以直接漫發射光線，使其無法透過，如上圖的雲彩。於是就有了暴雨時的黑色天了

現在的中國還流行另一種天色，藍紫霧霾天

4 光化學汙染

各種汙染物，比如氮氧化合物和碳氫化合物在強烈Sunny下，會產生一系列複雜的光化學反應，生成臭氧、醛類、二氧化氮等多種化合物。這些化合物同水蒸氣在一起，在適當的條件下便形成了這種帶刺激性的煙霧，其本身呈淺藍色，時常可見，這時是藍霧霾天

隨著PM2.5濃度增大，這些煙霧的吸收光線能力越來越厲害（參見米反射），透射光線偏向紅色，與藍色一起形成紫霧霾天

多數時候，本文作者根據天色可以準確估計當天空氣質量指數AQI，誤差在20%以內，無他，熟能生巧

令人欣慰的是最近國家的環境治理很給力，藍天開始常見霧霾越來越淡