天空的云为什么是蓝色的?

夜光云（Noctilucent cloud）是一种形成于中间层的云，距地面的高度一般在80km左右。这种罕见的云只有在高纬度地区（50-65）的夏季才能看见。夜光云看起来有点像卷云，但比它薄得多，而且颜色为银白色或蓝色，出现在落日后太阳与地平线夹角在6-15度之间的时候。这是非常自然的，因为时候太早会因为其太薄而看不见，而太迟了它也会落到地球的阴影之中去。 夜光云的成因科学界还有争议，但目前最主流的理论认为它主要是由极细的冰晶构成。你也许会认为这很自然，因为距地面80多公里的大气一定很冷；但事实上是，这个经验理论只在对流层成立。对流层之上是平流层（同温层），再往上才是中间层，但平流层的特点是上热下冷，故垂直方向上的对流很少而主要是水平方向上的大气运动（所以客机飞行一般选择在平流层中），这样实际上中间层的温度是很高而不是很低了。 科学家们认为这可能是由于垂直方向上重力波的衰减造成的。重力波由于各种异常原因而可能在某些地方减弱，从而导致了低层大气向上的动量传递。这样那些在向东方向上具有很强相速度的重力波将向东的动量传递给了高层的大气。我们知道，向东方向的流动将受到赤道方向的科里奥利力的作用，这将引起垂直方向上带有水气的大气流动（要说明是，高层大气的水气不一定直接来至地面，有可能是由于甲烷的光分解形成的）。因为只有夏季时高纬度的平流层才允许相速度东向的重力波传入中间层（冬季季风方向相反，因而东向的动量不能传入中间层），这样，处于夏季的半球的中间层温会因动量的流失而降低（相应地冬季半球的中间层温度会升高），从而导致了中间层的降温现象（130 k）。实际上，在整个极地地区的夏天，卫星能够观察到大片的中间层云团，但是别忘了，纬度太高的地区在夏季处于极昼，因而夜光云是不易被发现的。在这种条件下，夜光云就只能在夏季的某些高纬度地区被观察到了。夜光云深曙暮期间出现于地球高纬度地区高空的一种发光而透明的波状云。常呈淡蓝色或银灰色，夜光云中的冰晶颗粒散射太阳光的结果，这类冰晶颗粒的半径一般为0.05～0.5微米。夜光云多出现于70～90千米的高空，云层厚度一般不足2千米，云面积可达300万平方千米。只有当太阳在地平线以下6°～12°时，即低层大气在地球阴影内，而高层大气的夜光云被日光照射时，才能用肉眼直接观察到。夜光云存在的时间从几分钟到几个小时。强夜光云的亮度相当于国际二级极光亮度；弱夜光云一般用肉眼看不见，只有用紫外或红外光学仪器观察。关于夜光云的信息，主要来自火箭和卫星的探测。对夜光云的研究，可揭示中间层顶的大气结构、大气波动和化学过程等的规律。夜光云的清晰结构 在太阳落山后30～60分钟后，即当太阳在地平线以下6度～16度时，面向西面，如果你在天空中看见了白蓝相间的波纹状的发光云彩，那么你非常幸运，因为你看到的很可能就是罕见的夜光云(Noctilucent Cloud)。夜光云是大自然创造的又一个美丽杰作，通常只能在高纬度地区才能看到，科学家目前还无法解释它们的成因。

首先你得明白一个道理：我们周围的事物之所以显现出颜色来，仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的，但是所有的颜色：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，在阳光里都存在。 阳光从天空照射下来，一样会连续不断地碰到某些障碍。因为光所必须穿透的空气并不是空的，它由很多很多微小的微粒组成。其中百分之九十九不是氮气便是氧气，其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒，来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的一百万分之一，但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回，自然也就改变了自己的方向。 可是那么多颜色的光改变了方向，为什么只有蓝色被看到呢？你可能还是不明白。 我们还得回到刚才说的那个水洼里。 水洼里，小的波浪遇到小石子的话，水面便被搞得混乱不堪；但如果是一个“巨浪”，像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”，它就有可能干脆从石头上溢过去，并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。那么，就像有大波浪和小波浪一样，各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”，也就是波长：不过它们可不像水波的波浪，用肉眼是看不出它们的大小的，因为它们小得难以想像，只是一根头发的一百分之一！得用很灵敏的测量仪表才可以精确地测定出来。 根据科学家的测定，蓝色光和紫色光的波长比较短，相当于“小波浪”；橙色光和红色光的波长比较长，相当于“大波浪”。当遇到空气中的障碍物的时候，蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍，便被“散射”得到处都是，布满整个天空―天空，就是这样被“散射”成了蓝色。为什么云是白色的？因为天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的，它们的直径要比太阳光的任何一种颜色的光的波长都要长得多，所以发生瑞利散射的情况很少。一部分阳光被反射到空中；一部分发生迈以散射，然后散射的光射到地球，但迈以散射不改变太阳光中任何颜色的光；还有一部分直接穿透水滴之间的缝隙。上述3种情况都对阳光的成分没有影响，所以看上去天空中的云是白色的。但是当云层越来越厚时，小水滴越来越多，几乎连成一片，太阳光和迈以射散的光不能或者很少能穿透云层，这时白云就变成乌云了。 正是在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中，大气层中的空气分子或其他微粒会对阳光有吸收，反射、透射等作用，从而形成了蓝天、白云和绚丽的落日余辉和晨时朝霞。如果没有大气层和其他微粒，即使是白天，太阳看上去也只是一个孤零零的明亮的球，天空也将是漆黑一片，所以空气不但给我们提供了赖以生存的条件，也使我们的天空变得多姿多彩。