藍天，即地球的大氣層，正常情況下常呈現藍色。
藍天，其實是地球的大氣層。在很長的一段時間裏，中國基礎教育與科普界主要沿用19世紀中葉英國物理學家丁達爾（John Tyndall，1820－1893）的理論來解釋“藍天”出現的原因，儘管該觀點後來被證實並不完全正確。
丁達爾認為，空氣中會有許多微小的塵埃、水滴、冰晶等物質，形成了膠體，當太陽光通過空氣時，頻率較高的綠、藍、紫等色光，很容易被懸浮在空氣中的膠體粒子阻擋，反射向四面八方，從而使天空呈現出蔚藍色。
後來，英國物理學家瑞利（Rayleigh）用波的散射理論成功解釋了“藍天”出現的本質原因。天空之所以會呈現出蔚藍色，這是因為太陽光線射入大氣層後，遇到大氣分子和懸浮在大氣中的微粒發生散射的結果。
根據科學家的測定，綠色光、藍色光和紫色光的頻率比較高，則波長比較短，相當於“小短腿”；紅色光、橙色光和黃色光的頻率比較低，則波長比較長，相當於“大長腿”。當遇到空氣中的障礙物的時候，藍色光因為“步子小而快”（頻率高而波長短），便被“散射”得到處都是，佈滿了整個天空。天空就是這樣被“散射”成了藍色。
而在早上和晚上，由於太陽光是斜射的`，傳播路徑比較長，太陽光在通過厚厚的大氣層後，那些“腿短”，“步子小”（波長短）的藍色光基本都被懸浮在大氣中的微粒給擋住了，走不遠，而紅色光因為“腿長”，“步子大”（波長長），很容易跨過障礙物，因此不容易被阻擋，可以到達更遠的地方，所以我們在日出和日落時看到的朝霞和晚霞往往是紅色的。
簡而言之，晴朗的天空是蔚藍色的，這並不是因為大氣本身是藍色的，也不是大氣中含有藍色的物質，而是由於大氣分子和懸浮在大氣中的微小粒子對太陽光散射的結果。由於介質的不均勻性。使得光偏離原來傳播方向而向側方散射開來的現象，稱為介質對光的散射。
細微質點的散射遵循瑞利定律：散射光強度與頻率的四次方成正比。當太陽光通過大氣時，頻率較高的綠、藍、紫色光最容易被散射；而頻率較低的紅、橙、黃色光散射得較弱，由於這種綜合效應，天空呈現出蔚藍色。
“藍天”也是對空氣質量狀況評價的一種通俗的説法。中國的環保部門要對空氣中可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮等多項污染物的監測。實時監測數據經彙總和計算後得出當天的空氣污染指數（API），從而判斷空氣質量的等級。
中國採用的空氣污染指數分為五個等級，API值小於等於50，説明空氣質量為優；API值大於50且小於等於100，表明空氣質量良好。如果當日空氣質量污染指數在100以下，則稱之為“藍天”。也就是説，雖然天空看起來不藍，甚至是在下雨，但空氣質量不錯，仍然可認定為“藍天”。
因此，依據空氣污染指數得出的“藍天”並非感官意義上的藍色天空。有報道，有兩名市民堅持不懈地每天拍攝一張照片記錄藍色天空的數量，照片顯示數量為180天。而同期北京官方發佈的“藍天”數量為285天，兩者相差逾百日。
勾勒出藍色天空的傑出作者是由大氣分子、冰晶、水滴和陽光共同繪製而成的一道靚麗風景線。
因為在廣闊的天空中，卻環繞着一層厚厚的大氣，而大氣又是由多種氣體混合而成，除了含有各種氣體成分外，還含有許多水汽、固態和液態的雜質微粒。
我們都知道，太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光組成，而紅光的波長最長，紫光的波長最短。
當太陽光進入大氣後，大氣分子和微粒（塵埃、水滴、冰晶等）會將太陽光向四周散射，而波長較長的紅光、橙、黃色光的透射能力較強，它們能透過大氣分子和微粒，保持原來的方向前進，很少被空氣分子散射，大部分陽光通過微粒照射到大地。而波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射出來。
也就是説，太陽光在照射到大氣層時，不同光在大氣中的穿透性不一樣，部分光就被大氣中的氣體微粒和微小的漂浮微粒散射回來了，這樣就出現了藍天。
在19世紀80年代，科學家瑞利發現空氣中的氧和氮等分子對陽光就有散射作用，而藍色光容易被散射。所以得出結論：形成藍天的主要原因是空氣分子對光的散射。
而愛因斯坦科學合理地給出了藍天形成的原因是空氣自身的密度漲落對陽光的散射形成了藍天。
萬里無雲的藍天是藍色的，那是因為在空氣中分子散射太陽光線當中藍色部分的能力高於其散射紅色光線的能力。日暮時分我們看到落日呈現紅色與橘黃色，這是因為藍色光被散射並且朝着視線以外的方向傳播。
陰雲密佈時，我們看不見藍天，夜深時，天空看起來也是黑色的。這都是因為我們看不見陽光，只有當陽光穿過大氣層時，我們才能看到湛藍的天空。所以天空的顏色與太陽光有密切的關係。在我們人類看來，太陽光是白色的。
太陽發出的白色光包含了彩虹色的`所有顏色。牛頓利用多稜鏡分離得到了不同的顏色並製成色譜證明了這一點。不同顏色光線具有不同的光波的波長。
可見光色譜範圍跨越最長720nm的紅光到最短的380nm的紫光，其中包含橘黃，黃，綠，藍和靛藍的光波波長。人眼視網膜上的色彩接收器對於紅綠藍三種顏色有較強的接收能力，三種顏色的組合形成了人眼的色覺。
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