天上白雲為什麼變顏色

1. 為什麼太陽落山時白雲會變成粉紅色

陽光折射的原因。陽光裡面按照波長由短到長分為紅橙黃綠藍靛紫七種顏色。而光按照波長的不同性質上也稍有差距。波長越長的越容易折射，而波長越短的越容易散射。天空的湛藍色就是因為陽光中波長較短的藍光和紫光在大氣中發生散射形成的，同理大海的藍色。大海有時候由於深淺的不同而顯出綠色到紫色的變換也是因為不同波長的光在不同深度的海水中發生散射造成的搏簡態。但是對於波長較長的光在大氣中就會因為大氣的折射而發生彎曲，波長較短的則不容易彎曲。因此當日出或者日落時，太陽的實際位置其實要比我們的視位置要低，甚至已經低於地平線了，只是因為波長較長的紅橙光發生折射彎曲以後進入我們的視線造成的假象。此時波長較短的藍紫光基源已經無法直射到我們眼裡，因為折射的原因太陽看起來要比中午的時候還要大，並且呈現橙紅色，天上的雲也被這些紅色的太陽光"染"咐枝紅了。

2. 為什麼天空會變顏色

天空所呈現的顏色與大氣對太陽光的散射有關。當太陽光通過大氣遇到空氣分子和微塵時，太陽光的一部分能量便以它們為中心，向四面八方散射開來，這種現象稱為大氣的散射。

散射後的太陽光，一部分返回太空，一部分到達地面，一部分保留在大氣中。

假若空氣分子直徑小於太陽可見光波長，反之，則波長愈短，散射作用愈大。在晴朗的天氣里，當太陽位於天空時，波長較短的藍光被散射50％以上，而波長較長的紅光幾乎全部通過，所以天空呈藍色。雨後天晴，天空呈青藍色也是這個道理。

懸浮在空氣中的塵埃、煙粒、水滴等，其直徑大於波長，它們對不同波長的散射效果大致相當。所以當大氣中含有塵粒時，天空呈白色。被嚴重污染的工業區，由於大氣中塵埃含量增多，太陽光被大量散射，太陽看上去是一個無光澤的紅色球體，嚴重時形成「昏暗的中午」。

假如沒有大氣的散射作用，天空就不再是蔚藍色，早晨也看不見紅日冉冉升起，烈日當頂時太陽明亮而刺眼，背陰處則暗淡無光，屋內一片漆黑，太陽一落山就變得伸手不見五指。

原理

大氣散射是重要而且普遍發生的現象，大部分進入我們眼睛的光都是散射光。如果沒有大氣散射，則除太陽直接照射的地方外，都將是一片黑暗。大氣散射作用削弱了太陽的直接輻射，同時又使地面除接收到經過大氣削弱的太陽直接輻射外，還接收到來自大氣的散射輻射，大大增加了大氣輻射問題的復雜性。大氣散射是大氣光學和大氣輻射學中的重要內容。也是微波雷達、激光雷達等遙感探測手段的重要理論基礎（見微波大氣遙感、激光大氣遙感）。

光和粒子的相互作用，按粒子同入射波波長（λ）的相對大小不同，可以採用不同的處理方法：當粒子尺度比波長小得多時，可採用比較簡單的瑞利散射公式；當粒子尺度與波長可相比擬時，要採用較復雜的米散射公式；當粒子尺度比波長大得多時，則用幾何光學處理。

一般考慮具有半徑r的均勻球狀粒子的理想散射時，常採用無量綱尺度參數φ= 2πr/λ作為判別標准：當φ<0.1時，可用瑞利散射；當φ≥0.1時，需用米散射；當φ>50時，可用幾何光學。同一粒子對不同波長而言，往往採用不同的散射處理方法，如直徑1微米的雲滴對可見光的散射是米散射；但對微波，卻可作瑞利散射處理。

3. 雲為什麼能夠漂浮在空中，顏色有時候是黑色有時候是白色

在日常生活中我們總是能夠看到漂浮在天空中的雲顏色有時黑有時白主要原因是不同顏色的雲的高度不同，受到陽光的折射程度不同。而且雲由水蒸氣形成的，而水蒸氣多半漂浮在空中，因此雲從來都不會掉下來，而是漂浮在天上。

而且正因為雲朵多半是由蒸汽之類的構成，所以他多半是漂浮在天上的。蒸氣都多半是因為熱氣蒸發才漂浮到天上，最終形成一朵朵雲朵，所以他一般都是在高空之中離人類非常遙遠，而當承載的水汽多了之後，雲朵才會幻化成水降落下來。因此雲朵就是因為由輕飄飄的水蒸氣所組成的，所以才能高居在天空之中。

雲朵雖然看著很渺小不起眼，但是其實他身上也蘊含了很多科學道理。即使是我們很常見的事物也是具有它的科學原理在的。

4. 天空為什麼會顯現不同顏色白、紅、黃、紫、藍等雲朵為什麼會形成不同形狀有白雲有烏雲

天空有各種不同顏色的雲，有的潔白如絮，有的是烏黑一塊，有的是灰濛蒙一片，有的發出紅色和紫色的光彩。這不同顏色的雲是怎麼形成的呢？雲的厚薄決定了顏色，我們所見到的各種雲的厚薄相差很大，厚度可達七八公里，薄的只有幾十米。有滿布天空的層狀雲，孤立的積狀雲，以及波狀雲等許多種。很厚的層狀雲，或者積雨雲，太陽和月亮的光線很難透射過來，看上去雲體就很黑；稍微薄一點的層狀雲和波狀雲，看起來是灰色，特別是波狀雲，雲塊邊緣部分，色彩更為灰白；很薄的雲，光線容易透過，特別是由冰晶組成的薄雲，雲絲在陽光下顯得特別明亮，帶有絲狀光澤，天空即使有這種層狀雲，地面物體在太陽和月亮光下仍會映出影子。有時雲層薄得幾乎看不出來，但只要發現在日月附近有一個或幾個大光環，仍然可以斷定有雲，這種雲叫做「薄幕卷層雲」。孤立的積狀雲，因雲層比較厚，向陽的一面，光線幾乎全部反射出來，因而看來是白色的；而背光的一面以及它的底部，光線就不容易透射過來，看起來比較灰黑。日出和日落時，由於太陽光線是斜射過來的，穿過很厚的大氣層，空氣的分子、水汽和雜質，使得光線的短波部分大量散射，而紅、橙色的長波部分，卻散射得不多，因而照射到大氣下層時，長波光特別是紅光占著絕對的多數，這時不僅日出、日落方向的天空是紅色的，就連被它照亮的雲層底部和邊緣也變成紅色了。由於雲的組成有的是水滴，有的是冰晶，有的是兩者混雜在一起的，因而日月光線通過時，還會造成各種美麗的光環或虹彩。

5. 為什麼天空中的白雲會有那麼多的變化呢！

○白雲和烏雲都是由小水滴組成的。瑞利定律對小水滴不適用，因為該定律是以氣體分子的二次發射為依據的，而小水滴是比納米粒子還要大的無色透明的球透鏡。它的所謂「散射光」實際上是反射光以及經過幾次折射後的透射光。

白雲和烏雲在「含水量」方面會有些差別，但「含水量」的提法是有點含糊的，詞不達意。它可以被理解為整個雲朵的含水量，也可以被理解為單個水滴的含水量。這兩種理解都有一定根據。烏雲能布滿整個天空，白雲卻做不到。由此搭沒可見，就總趨勢來說，烏雲的含水量一般大於白雲。但是，天空里的一絲雲既可以是白雲又可以是烏雲，大片的雲也有「白」、「烏」兩種可能性，夏日巨大的白雲團能在一瞬間變成翻滾的烏雲團，這就不能用含水量來解釋了。如果「含水量」是指「單個水滴的含水量」，那就准確了。

從雲的形成過程來看，烏雲如果不是從別處飄來的，那就必定是由白雲變來的。白雲則不同，它除了可以從別處飄來或是由烏雲變來以外，還可以在萬里晴空的背景上突然「創生」。我在研究太陽能問題期間曾非常留意天空中雲情的變化，多次看到，藍天背景能在我目不轉睛的幾分鍾里由藍色變成粉藍色，再變成邊緣模糊的淡淡的白雲片以至變成有清晰邊緣的白雲朵。從未見過烏雲能從藍天背景上突然冒出來。我還注意到：白雲變成烏雲多半是在雨前，烏雲變成白雲多半是在雨後。對此類現象的解釋是：夏日地表水在烈日下迅速蒸發，使空氣濕度越來越大；高空的溫度低於地表溫度，因而水蒸氣首先在高空到達飽和狀態和過飽和狀態；高空總會有一些灰塵，成為凝聚中心，使飽和蒸汽和過飽和蒸汽凝成細小的霧滴；霧滴足夠密集時，就成為肉眼可見的白雲；霧滴越來越大，白雲就變成為烏雲；烏雲中的水滴繼續變大，就變成雨滴；雨後空氣的濕度變小，水蒸氣重新回到不飽和的狀態，烏雲中的小水滴開始蒸發，體積越來越小，這樣就使烏雲變成白雲；白雲中的霧滴繼續不斷地蒸發，一旦全部汽化，白雲就消失了，重新露出青天。

白雲為何「白」？烏雲為何「烏」？夏日白雲團在一瞬間變成烏雲團的例子最能說明問題。在這種突變中，總水量基本上未變，太陽光的投射角也基本上未變，顯眼的變化是「由白變烏」。這種事情總是發生在雷雨即將到來之時，這就表明「由白變烏」是水滴「由小變大」的結果。烏雲並不是無亮度的「黑雲」，而是有亮度的，並且其散射光實際上也還是白光，與白雲的散射光在光譜方面沒有差別，這是因為大水滴和小水滴對於可見光來說都是無色透明球透鏡，散射光的顏色由入射光的顏慎枝虛色決定。一旦明確了這一點，我們就能利用「亮度」來對白雲和烏雲作定量的比較。

就單個水滴來說，散射光在特定方向上的通量與入射光的通量之比應當是一個常數，與水滴的大小無關。但就整個雲團來說，散射光的總通量與入射光的總通量之比就不是常數了。單個水滴的散射截面正比於線度的平方，體寬燃積和質量正比於線度的立方。這就意味著：在雲團總質量和總體積不變的情況下，如果水滴的半徑增大一倍，那麼單個水滴的散射截面就應當擴大為原來的 4倍，而水滴總數則縮小為原來的 1/8，意味著總散射截面是原先的一半。由此可見，如果白雲團中的水滴是屬於微米級，烏雲雲團中的水滴是屬於亞毫米級（即100微米）,那麼白雲的亮度就應當是烏雲的100倍。

6. 為什麼白雲早晚會變成橙紅色

白雲早晚會變成橙紅色是因為光的散射。

早晨和傍晚，在日出和日落前後的天邊，時常會出現五彩繽紛的彩霞。朝霞和晚霞的形成都是由於空氣對光線的散射作用。當太陽光射入大氣層後，遇到大氣分子和懸浮在大氣中的微粒，就會發生散射。這些大氣分子和微粒本身是不會發光的，但由於它們散射了太陽光，使每一個大氣分子都形成了一個散射光源。

根據瑞利散射定律，太陽光譜中的波長較短的紫、藍、青等顏色的光最容易散射出伍氏來，而波長較長的紅、橙、黃等顏色的光透射能力很強。因此，我們看到睛朗的天基橘物空總是呈蔚藍色，而地平線上空的光線只剩波長較長的黃、橙、紅光了。

散射原理

散射是被投射波照射的物體表面曲率較大甚至不光滑時，其二次輻射波在角域上按一定的規律作擴散分布的現象。它是分子或原子相互接近時，由於雙方具有很強的相互斥力，迫使它們在接觸前就偏離了原來的運動方向而分開，這通常稱為「散射」。

散射是指由傳播介質的不均勻性引起的光線向四周射去的現象。如一束光通過稀釋後的牛奶後為粉搏液紅色，而從側面和上面看，卻是淺藍色的。

7. 為什麼天空的白雲是藍色的

「藍藍的天空白雲飄」。對這種美麗的景色，相信大家都有所感受。那麼天空為什麼是藍色的?雲為什麼是白色的?對於這種奇妙的物理現象，並不是所有人都能說出原因。事實上，我們所觀賞的這一美麗景象是天空中的大氣分子、水滴、其他微粒和陽光共同作用的結果。

一、空氣和太陽光
為了解釋這種物理現象，首先簡單了解一些空氣和太陽光的知識。空氣是在地球外麵包裹著的一層「防彈衣」，保護著地球上生物不受紫外線的照射。空氣並不是空的，是由很多的微粒組成。其中99％是氮氣和氧氣，其餘則是別的氣體(如二氧化碳、惰性氣體等)、小水滴和來源於工廠的粉塵、風中的揚沙、火山爆發的岩灰等漂浮微粒。但是模帶段空氣的成分並不是固定的，這依賴於所在的位置、天氣和其他的不固定因素(如森林、海洋以及火山爆發和污染的嚴重與否)。
光是能量以電磁波傳播的一種方式，在真空中的傳播速度為每秒30萬千米。光和其他波(比如聲波)不同的是具有波粒二象性。這是因為光是由一種無質量的粒子——光子組成，所以光不但具有波的特性，還有粒子的特性。光傳遞能量的大小與光的頻率成正比，而光的頻率正好決定其顏色。但我們的眼睛只能看到其中特定頻率范圍內的光，稱之為可見光，頻率過高(紫外線)和過低(紅外線)，我們都看不見。
對於太陽光，牛頓首先用三棱鏡發現其中包含著赤、橙、黃、綠、藍、靛和紫7種顏色。可以用一個小實驗(如圖1所示)即可觀察到「七彩陽光」。取裝入水的玻璃缸放在房子中陽光入射的地方，然後在水中放一面小鏡子，用一張白紙接收從盆中小鏡子反射的光，根據光的折射原理，即可從白紙上看到一個漂亮的人造彩虹。在7種不同的旦譽光中，紅光波長最長(頻率最低)，紫光波長最短(頻率最高)。我們肉眼所看到的是它們的混合結果。

二、天空為什麼是藍色的
除非有外界干擾，光都是以直線傳播的。當光在空氣中傳播時，不可避免要遇到空氣中的氣體分子和其他微粒。這些微粒對光有吸收、反射和散射等物理作用，正是這些物理作用使得晴日里天空成為蔚藍色。

正確解釋天空為什麼是藍色始於1859年。科學家泰多爾首先發現藍光要比紅光散射強得多，這就是「泰多爾效應」。幾年之後，科學家瑞利更詳細地研究了這種現象，他發現散射強度與波長的4次方成反比。後來，更多科學家稱這種現象為「瑞利散射」。瑞利散射很容易通過下面一個小實驗來驗證(如圖2所示)：用一個盛滿水的水杯，然後往水杯中滴入幾滴牛奶，用手電筒做光源，從水杯的一側照射，從水杯的另一側看到的是紅光，而從垂直於光線的方向看到的卻是藍色(在黑暗處效果更明顯)。
當時，泰多爾和瑞利都認為天空的藍色是由於空氣中有小的粉塵微粒和小水滴所致，這些小的粉塵微粒和小水滴就類似於水中的牛奶懸浮顆粒。即便今天，也有許多人這樣認為。事實上並非如此，如果天空完全是由於小的粉塵微粒和小水滴引起的，那麼天空的顏色將隨著濕度而變，事實上天空的顏色隨著濕度的變化非常小，除非下雨或者烏雲密布。後來科學家猜測用空氣中的氮氣和氧氣分子足以解釋天空中的「泰多爾效應」。這種猜測最終被愛因斯坦所證實，他對這種散射效應作了詳細的計算，並且計算結果與實驗相符合。
我們所看到的行頌藍天是因為空氣分子和其他微粒對入射的太陽光進行選擇性散射的結果。散射強度與微粒的大小有關。當微粒的直徑小於可見光波長時，散射強度和波長的4次方成反比，不同波長的光被散射的比例不同，此亦成為選擇性散射。當太陽光進入大氣後，空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等)會將太陽光向四周散射。組成太陽光的紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種光中，紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光透射性最大，大部分能夠直接透過大氣中的微粒射向地面。而波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射。以入射的太陽光中的藍光(波長為0.425μm)和紅光(波長為0.650μm)為例，當光穿過大氣層時，被空氣微粒散射的藍光約比紅光多5.5倍。因此晴天天空是蔚藍的。但是，當空中有霧或薄雲存在時，因為水滴的直徑比可見光波長大得多，選擇性散射的效應不再存在，不同波長的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現白茫茫的顏色。
如果說短波長的光散射得更強，你一定會問為什麼天空不是紫色的。其中一個原因就是在太陽光透過大氣層時，空氣分子對紫色光的吸收比較強，所以我們所觀測到的太陽光中的紫色光較少，但並不是絕對沒有，在雨後彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。另外一個原因和我們的眼睛本身有關。在我們的眼睛中，有3種類型的接收器，分別稱之為紅、綠和藍錐體，它們只對相應的顏色敏感。當它們受到外界的光刺激時，視覺系統會根據不同接受器受到刺激的強弱重建這些光的顏色，也就是我們所看到物體的顏色。事實上，紅色錐體和綠色錐體對藍色和紫色的刺激也有反映，紅錐體和綠錐體同時接受到陽光的刺激，此時藍錐體接收到藍光的刺激較強，最後它們聯合的結果是藍色的，而不是紫色的。

8. 天空和雲的顏色是如何形成的

綠水青山，藍天白雲，色彩使這個世界更加美麗。人眼有感知色彩的能力，因此能夠欣賞到這色彩繽紛的世界。天空通常是藍色的，雲通常是白色的，那麼它們為什麼是這種顏色呢？為什麼天空不能是綠色的，雲不能是藍色的？

不管是湛藍色的天空，還是潔白的雲朵，或者是美麗的彩霞，它們都是發生於大氣層中的光學現象，陽光、大氣和雲一起交織出一幅美麗的畫卷。

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9. 天上的雲顏色會有深有淺，這是為什麼

我們都生活在同一片藍天之下，平時抬頭就能夠看到天空中的白雲飄來飄去，但是天上的雲的顏色不僅僅是呈現白顏色，有時候會有是深藍色，而有時候會是淺藍色，所以很多人就會產生這樣的疑問，就是天上的雲顏色會有深有淺，這是為什麼？對於這一問題的回答，其實這主要與色調，明度以及飽和度有一定的關系，下面我們具體來解釋一下。

還有就是與飽和度有關，我們通常所說的飽和度是指顏色的純度，也能夠表示顏色的深淺程度的，比如一個東西的顏色的純度較高那麼飽和度也就越高，所以我們看到的顏色就會比價深。以上就是我總結的一些有關雲彩的顏色的變化的相關知識，希望對大家能夠有所幫助。