科普乐园——天空的颜色，了解进入你眼睛的那道光(2)

通过波长或频率，我们就可以根据波长的长短来对电磁波进行分类，也即电磁波谱或光谱。电磁波谱表示所有电磁波根据其波长或频率的分布。该光谱具有相当大的范围，在最短波长γ射线的波长（10-14 m <λ<10-12 m）和最长的无线电波波长（10-1 m< λ< 104 m)，如图所示。可以看到电磁波中除了广义的光（紫外光、可见光、红外光），还包括波长短于“光”许多的γ（伽马）射线、X 射线，以及波长长于“光”许多的微波和短波，长波等多个种类。可见光区对应于我们肉眼可感知的光谱中非常窄的部分，我们所见的各种颜色即是可见光区的电磁波进入到人眼然后被视网膜接收并传输给大脑神经。其范围处于紫光的 λ = 0.4 m 和红光的 λ = 0.8 m 之间。白光是可见光谱中所有波长的波的叠加。
而太阳辐射则是在 λ = 0.5 m （绿光）附近达到其最大强度

电磁波谱
另外，光除了具有波的性质，还同时具有粒子的性质，也即光的波粒二象性。光的粒子(光子)携带与频率成正比的能量子 E=hv (h为普朗克常数)，对于太阳辐射到地球时，其与地球大气之间进行能量交换就是通过光子在大气中的吸收和散射进行的。
2. 太阳辐射与大气粒子的相互作用
来自太阳的辐射穿过地球大气层时，会与气态分子和粒子（水滴、尘埃、气溶胶）相互作用。然后会出现两种基本现象：吸收和散射。当辐射被完全或部分吸收时，辐射的能量转移给吸收的分子，从而导致光线衰减。当辐射不被吸收时，它可以向各个方向偏转（类似于乒乓球撞到铁球上被弹开），这就是大气散射现象，其性质取决于几个因素：辐射的波长、粒子和大气分子的密度和颗粒大小、以及要穿过的大气层厚度。散射一般分为三种类型：瑞利散射、米氏散射和非选择性散射。如下所述，三种散射类型同时存在，而到底何种散射占据主导地位取决于地球大气的状态。而不同的散射结果就导致了进入我们眼睛的光线不同——天空不同的颜色。