美国宇航局在 2005 年拍摄的火星日落显示了苍白的太阳和蓝色的日落天空。

在地球上，白天的天空是蓝色的，黄昏时是红色的，但在火星上似乎相反：白天是红色的，黄昏时是蓝色的。

为什么两颗星星的天空如此不同？

这一次，我想解释为什么火星上的日落是蓝色的，以及地球上天空的颜色。

太阳，光源，发出所有颜色

太阳发出的光可以根据人眼大致分为三类。

波长太短而看不见的紫外线，波长太长而看不见的红外线，以及存在于它们之间并且可以被人眼检测到的可见光。

可见光的波长约为 380 至 780 纳米，而人眼能看到的光的颜色

紫<靛<蓝<绿<黄<橙<红

这里重要的是，对于小颗粒，可以避免的颗粒尺寸差异取决于波长的长度。

因此，如上图所示，短波长的光甚至可以击中小粒子，而长波长的光甚至可以穿过大的粒子。

地球大气的主要成分是相当小的颗粒，由 80% 的氮分子和 20% 的氧分子组成。

因此，当太阳发出的杂光与地球大气碰撞时，可见光中波长最短的紫罗兰色被散射，其次是蓝色波长（瑞利散射）。

但我们很少看到紫色。

这是因为紫光在大气层的上层散射。

散落的紫光在原地向各个方向飞舞。

自然地，横向和空间散射的光不会到达地球表面的我们的眼睛。

另一方面，蓝色分散在大气的较低层。

结果，在我们的眼睛中，蓝光胜过紫光，我们将天空视为蓝色。

想看紫色的天空，应该爬高山或者坐飞机。

众所周知，从飞机或高山上看到的天空都略带紫色，与地球表面不同。

这是因为去更高的海拔会使我们更接近发生紫光散射的地方。

这个“散射得很远的光很难到达眼睛”的概念对于为什么地球上的下一个日落将是红色的也是非常重要的。

为什么地球白天的天空是蓝色的，日落是红色的

地球白天的天空之所以是蓝色的，是因为蓝光散布在我们的眼睛附近。

那么为什么地球上日落时的天空会变红，即使我们从同一个地方看天空呢？

这里有用的是上一页的知识“远距离散射的光不容易到达地球表面”。

如上图所示，日落时，太阳的位置从上方横向移动，光线穿过大气层的距离增加。

同样，首先散射紫光，然后散射蓝光。

但是由于它相对于太阳的位置，蓝光的散射比白天要远得多。

因为“远距离散射的光不容易到达我们的眼睛”，不仅紫光，蓝光也无法到达我们的眼睛。

另一方面，容易穿过地球大气分子的橙色和红色光不会因增加穿过大气层的距离而受到太大影响。

因此，橙色和红色在近前占主导地位，落日的天空在我们的眼中看起来是橙色和红色的。

换句话说，地球白天的天空是蓝色的，因为蓝色在我们的眼睛附近散射得最远，而日落的天空是红色的，因为太阳的杂光，红色是最明显的，可以说是因为它更容易到达。

两者都是基于光散射的物理现象，但不同之处在于，蓝天的颜色是被散射光的颜色，而落日天空的颜色是未被散射的光的颜色。

那么为什么火星上的天空与地球相反，白天是红色的，黄昏时是蓝色的呢？

光散射的物理现象在火星上不起作用吗？

为什么火星的天空白天是红色的，日落时是蓝色的

为什么火星上的天空与地球的颜色相反？

第一个原因是火星和地球的大气成分不同。

与地球相比，火星大气中的小空气分子数量极少，但大颗粒尘埃（红褐色的沙粒）却非常多。

人们认为，火星上曾经存在过许多空气分子，但由于火星引力较弱，大部分都逃到了外太空，大气压力约为地球的1/135。

（注：地球大气压力平均为 1013 hPa，而火星大气压力仅为 7.5 hPa。）

但与完全没有空气的月球不同，风和暴风雨的发生，加上低重力，导致大量尘埃上升到天空。

所以在火星上，与太阳光相互作用的主要不是空气中的小分子，而是大颗粒的“尘埃”。

另一方面，光具有最容易散射到尺寸接近其自身波长的粒子的特性。

由于这一特性，到达地球的可见光首先以紫色和蓝色散射，这是最接近空气分子的尺寸。

然而，在火星大气中，空气分子起辅助作用，由大粒沙组成的“尘埃”起主导作用。

结果，到达火星的可见光撞击尘埃并呈红色散射，火星白天的天空被染成红色（米氏散射）。

那么为什么火星落日的天空是蓝色的呢？

这里的基本原理是，散射的光很远，肉眼很难看到。

在火星日落时，太阳光穿过火星大气层（尘埃）的时间比白天要长，因为它来自侧面而不是来自上方。

然后，红光撞击尘埃并在早期发生散射，而受尘埃影响较小的蓝光则直行到达眼睛。

在火星有许多空气分子和没有干涸的海洋的时候（38亿年前），白天的天空会是蓝色的，日落的天空会是红色的，就像在地球上一样。

然而，许多空气分子随着海洋流失，天空被干燥表面的灰尘覆盖，导致白天的天空是红色的，火星上的日落是蓝色的。

地球的天空颜色以瑞利散射为主，而火星的天空颜色以米氏散射为主

火星探索的进展揭示了火星日落的颜色。

地球天空的颜色主要由小空气分子引起的光散射（瑞利散射）决定的。

然而，火星天空的颜色是由大尘埃颗粒引起的光散射（米氏散射）决定的。

天空的颜色是由包括各种颜色在内的太阳光线的“什么”和“以什么顺序”碰撞决定的。

因此，在没有大气和尘埃的月球上，天空永远是黑色的，是宇宙的颜色，因为太阳的光不会与任何东西相互作用。

另一方面，金星被厚厚的大气层所覆盖，所以太阳的光线被云层阻挡，根本无法到达表面，所以从表面向上看天空的颜色总是黑色的。

地球和火星的天空被染成某种颜色并根据一天中的时间而改变颜色的原因是因为它们有温和的大气层。