为什么在地球上看天空是蓝色的，而在月球看是黑色的|163

在上世纪70年代风靡全国的一套科普书《10万个为什么》，其中有一个问题，就是天空为什么是蓝色？这是一个大家很感兴趣的问题，这本书里面提供的标准答案是：空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时，波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蔚蓝色。

但是，这个答案是二百年前的解释，来自于英国物理学家丁铎尔，称作丁铎尔散射模型。但事实并非如此：

我们见到的太阳光，也就是可见光，波长约为400纳米~700纳米。而空气中的微粒，相比波长而言，要大得多，简直就是庞然大物。即使是我们知道的已经非常细小的雾霾颗粒，PM2.5，直径小于等于2.5微米的颗粒物，2500纳米，是波长的3-6倍，远远大于可见光的波长。当阳光遇到这些微粒时，光线会向不同的方向反射。所以，空气中的微粒可以阻挡太阳光，雾霾天的时候，你看到的是灰蒙蒙的一片，遮天蔽日。

那么，天空为什么是蓝的呢？其实，空气中除了灰尘、水滴和雾霾颗粒之外，还存在大量比可见光波长更小的气体分子，比如，地球大气的主要成分氧气和氮气，这些气体分子的直径为0.3纳米左右。光线遇到这些气体分子的时候，一些光子被吸收，之后释放出另一些光子。虽然，所有颜色的光子都会被吸收，但波长较短（偏蓝）的光子，比波长较长（颜色较红）的光子，更容易被吸收。这个过程被称为瑞利散射，以19世纪70年代英国物理学家约翰·瑞利爵士的名字命名。

所以，天空为什么是蓝色的，原因是空气中的大量气体分子对光线的瑞利散射引起的。这个答案早就被改写了。

再来看月球上的天空为什么不是蓝色的，而是黑色的，原因在于月球上是高度真空，没有气体分子，也就没有瑞利散射。从月球上看星星，星星不会一闪一闪，因为边缘很清晰，所以看起来也要小得多，就像针尖那样锐利，肉眼反而不容易识别。而且在月球上的白天，月球表面的光线很亮，这些针尖状的星星相比之下非常暗弱，银河也没那么壮观。

不管是白天还是黑夜，从月球上看星空，都是一片漆黑。

简单来说，我们在地球上能就看到蓝色的天空，主要是因为地球的大气层对于太阳光的散射作用；而月球上的大气层非常稀薄，几乎不散射太阳光，因此在月球上看到的天气就是黯淡的。