许多人小的时候都会冒出这个疑问。而如今，你的孩子或许也会拿这个问题来问你。作为一位在孩子看来无所不知的家长，你该怎么回答？
首先，天空之所以是蓝色的，并不是因为它反射了海洋的颜色。这个回答也相当于没有回答，如果你给出这个答案，好奇心强烈的小孩极有可能会追问“那海洋为什么是蓝色的？”，请留下，你站在原地，思考世界的真相。
如果你曾经想知道为什么，像欧文柏林一样，你看到“除了蓝天之外什么都没有”，那么你们就是一个很好的伙伴。花费了许多世纪和许多聪明人——包括亚里士多德、牛顿等众多科学家——才想出答案，部分原因是这个解决方案包含了很多组成部分：阳光下的颜色，太阳照明穿过大气层的角度，空气中的粒子和大气分子的大小，以及我们的眼睛感知颜色的方式。
让我们暂时把天空排除在外，从颜色开始。从物理学的角度来看，颜色是指离开物体并撞击传感器（例如人眼）的可见光的波长。这些波长可能从外部源反射或散射，或者它们可能来自物体本身。
物体的颜色会根据光源中包含的颜色而变化；例如，红色油漆在蓝光下看起来是黑色的。牛顿用棱镜证明太阳的白光包含可见光谱的所有颜色，因此所有颜色在阳光下都是可能的。
在学校里，我们大多数人都知道香蕉之所以呈黄色是因为它反射黄光并吸收所有其他波长。这是不准确的。香蕉散射的橙色和红色与黄色一样多，并且在一定程度上散射了可见范围内的所有颜色 。它看起来发黄的真正原因与我们的眼睛如何感知光线有关。然而，在我们进入之前，让我们看看天空实际上是什么颜色。
我们接下来会这样做。
蓝天：大小是极限
就像香蕉一样，大气中的原子、分子和粒子会吸收和散射光。如果他们不这样做，或者如果地球没有大气层，我们会在永夜的天空中将太阳视为一颗非常明亮的恒星。然而，并非可见光谱中的所有波长都同样散射。更短、更有能量的波长，朝向光谱的紫色端，比朝向更长、能量更低的红色端的波长散射得更好。这种趋势部分归因于它们更高的能量，这使它们能够更多地进行乒乓球运动，部分归因于它们在大气中相互作用的粒子的几何形状。
1871 年，有一个科学家推导出了一个公式，描述了这些相互作用的一个子集，其中大气粒子远小于撞击它们的辐射波长。瑞利散射模型表明，在这样的系统中，散射光的强度与其波长的四次方成反比。换句话说，当粒子（例如氧和氮分子）相对较小时，较短的波长（例如蓝色和紫色）比长波长的散射更多。在这些条件下，散射光也倾向于在各个方向均匀分散，这就是为什么天空看起来如此饱和的颜色
如果我们傻到直视太阳，我们会看到所有波长，因为光会直接到达我们的眼睛。这就是为什么太阳和它周围的区域看起来是白色的。当我们远离太阳看向晴朗的天空时，我们看到的光主要来自较短的散射波长，如紫罗兰色、靛蓝和蓝色。
那么为什么天空不是紫色而不是浅蓝色呢？眼睛有。您的窥视者使用称为锥体的结构感知颜色。你的视网膜上有大约 500 万个视锥细胞，每个视锥细胞由三种类型组成，专门观察不同的颜色 。尽管每种锥体对某些峰值波长最敏感，但锥体类型的范围重叠。结果，可以将不同的光谱和光谱组合检测为相同的颜色。
与我们的听觉可以识别管弦乐队中的单个乐器不同，我们的眼睛和大脑将某些波长组合解释为单一、离散的颜色。我们的视觉将天空的蓝紫色光解释为蓝色和白色光的混合，这就是为什么天空是浅蓝色的。
现在，你已经知道了天空颜色的秘密。但总的来说，在地球的大气层，光线的实际散射是多种散射形式的结合，只要确定哪种散射占最主要的地位，天空的大致颜色就由它来决定。
