● 蓝天：瑞利散射和大气现象的各种变化
早餐后你就出门了。现在正值冬季，气温很低，但今天的天气很好，天空万里无云，一片湛蓝。我们对这样的天空已经习以为常，但若是想要解释清楚为什么天空是蓝色的就不是那么简单了。英国物理学家约翰·威廉·斯特拉特·瑞利（JohnWilliamStruttRayleigh， 1842—1919）[34]成功解释了这个问题。在这一现象的基础上，光的一种特殊行为被命名为瑞利散射（Rayleighscattering）。当光线穿过由小颗粒（其尺寸与光的波长相当）组成的介质（如大气中的气体分子）时，它会向各个方向偏转。但根据入射光波长的不同，扩散强度也不同。瑞利发现，大气散射光的强度与入射光线波长的四次方成反比。太阳光由各种波长不同的成分（对应于彩虹颜色的色光）构成，波长较短的光受大气散射的影响较大。组成太阳光的色光波长从红光到紫光逐渐减小，因此散射能力最强的色光应该是紫光。但是由于紫光在太阳光中的强度很弱，所以散射最强的就变成了波长也很短，但光强度更高的蓝光。所以天空呈现蓝色多亏了有大气层作为扩散介质。在没有大气的情况下，天空会呈现黑色，宇航员在地球大气层外的旅行证实了这一点。
今天的天空中没有云，但我们知道云一般是白色的，有时也会更暗。云由悬浮在空中的水滴组成，因此它们是比分子和光的波长大得多的“物体”。在这种情况下，光仍然是向各个方向扩散的，但不管波长大小如何，它们的散射程度都是一样的。另外我们还知道，所有波长的光合在一起就是白光，所以我们的眼睛看见的就是白色的云。有时候阳光无法穿透厚云层，下层的云处在阴影之中就会显得很暗。它们的大体积，尤其是它们的厚度阻碍了光线的通过，所以云朵看起来是“阴暗”的。
仔细想想这些事情你会觉得奇怪，为什么在黎明和日落的时候天空反而呈现出红色？在这种情况下，所涉及的现象不再是光的散射，而是空气中的分子对辐射的吸收。在黎明和日落时分，太阳比地平线低，太阳发出的光侧着射入地球表面，太阳光必须穿过更厚的大气层，因此大气层也就吸收了更多的太阳光。但空气中的气体分子主要吸收波长较短的光线，而波长较长的光却能安然无恙地通过。所以到达我们眼睛的光线中红光会更多。
● 道路上的冰和盐
