雪白，草绿，拧檬黄：一提起某些事物，我们就会清晰地联想到某种颜色，以至于我们有时干脆以它们来给这些颜色命名。乌黑、灰绿、天红……停，这不对了吧？自然是叫天蓝啦！因为我们认为天空理所当然是蓝色的。就像煤是黑色、血是红色一样。但是天空为什么是蓝的，至少在白天是蓝的，而不是绿的或红的呢？你越是对此进行思索，越是有很多问题出现：天空怎么会有一种颜色呢？它只是由空气组成的吗？空气有一种颜色吗？或者是阳光里有颜色?什么是阳光？阳光在穿透空气的过程中发生了什么变化？所有这些，我都要向你进行解释，像我们化学家和物理学家今天所设想的那样，向你进行解释。
很久以前，人类就已经思考过天空和它的颜色了。有些人认为，天空是蓝的，因为大海映照着天空。也有一些人认为，它充满了飘浮在空气中的微小的蓝色粒子。二千多年前希腊哲学家亚里士多德猜想，只有在光中才有颜色，而黑暗则是无色的。这个睿智的希腊人是对的：我们周围的事物之所以显现出颜色来，仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的，但是所有的颜色在阳光里都存在：红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色。如果阳光穿过雨水，在天空中变出一条彩虹，你就会看到这些颜色，因为许许多多的小雨滴阻断了光线的去路，迫使光线改变它的方向。这时，这些小雨滴就把阳光里的所有颜色或多或少地挤出了它的轨道：红色被折射得最少，橙色就稍多些，其次是黄色、绿色和蓝色，而紫色则距离它原来的轨道最远。所以每一条彩虹的颜色，总是有着同样的顺序排列：先是红色，然后是橙色、黄色、绿色、蓝色，最后是紫色。但是为什么光线遇到阻碍，就会改变它的行进道路呢？如果你把光线设想为波浪，你就会猜破这个谜了。这个想法在350年前，荷兰物理学家克里斯蒂安·胡于根就已经有了。今天我们自然科学家仍然相信，光像一个波浪那样运动。你可以设想一滴雨落在一个水洼里的情景。当这滴水落到水面上时，就会产生小波浪，波浪一起一伏地变成更大的圈儿，向着四面八方扩展开去。如果这些波浪碰上一块小石子或一个别的什么障碍物，它们就会反弹回来，改变波浪的方向。光波在穿过空气的行进过程中，遇到了一滴雨或另一个障碍物，它们的情形与之相似。这时光就会偏离它原来的直线轨道。
就像有大的和小的波浪，在大海里和在水洼里，光波的波长也都是不同的。这主要取决于我们称之为"波长"的两个波峰之间的距离。用肉眼你是看不出光的波浪之间的距离的，因为它们小得难以想像，比一根头发的厚度还要薄100倍。然而，用很灵敏的测量仪表，可以很精确地测出光的波长。情况表明，每一种色彩都有它自己的，不可更改的波长：紫色和蓝色波长很短，而红色则波长较长。
这些不同波长的光，即不同颜色的光，遇到障碍时，折射的情形是不一样的。如果你又想到了水洼里的小石子的话，你就能够很好地想像出来。一滴雨水在水面上泛起的涟漪碰到像一块石头这样的大障碍物时，水面便被摘得混乱不堪。如果是一个"巨浪"，像你用手在水洼边掀起的那种"巨浪"，那么这块石头便是一个小小的障碍，这个"巨浪"干脆从石头上溢过去，并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。不同波长的颜色的情形与这相似：阳光中波长短的蓝色受到空气中障碍物的干扰比波长长的红色更加强烈。现在你知道了，为什么一滴水能够将白色的阳光分裂成那些众多的颜色，这就是我们所看到的彩虹。你马上就会懂得，天空为什么是蓝的。
如果阳光从天空照射下来，它就会连续不断地碰到某些障碍——即使没有下雨。因为光所必须穿透的空气并不是空的，它由很多很多微小的微粒组成。其中的大多数，百分之九十九不是氮气便是氧气，其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒，它们来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒比一滴雨水小一百万倍，但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小"绊脚石"上弹回，并改变自己的方向：光线被散射出去，这是我们化学家和物理学家们的说法。波长短的蓝色光和紫色光比波长长的橙色光和红色光散射得多。所以散射的光中，紫光比红光几乎多10倍，而蓝光则几乎比红光多6倍。绿色的、黄色的和橙色的光线，敌不过这占优势的蓝色光线和紫色光线，所以我们觉得这些散射的光是蓝色的——天蓝色的。发现这一切的是，英国物理学家和诺贝尔奖获得者瑞利勋爵，他在一百三十多年前就已经发现：当光线透过空气偏离了它原来的直线方向时，光的波长不同，偏离的距离不同。后来人们为了向他表示敬意，便把这个散射过程叫做瑞利散射。如果你向天空看去，你主要看见的是阳光中被散射的蓝色的光，而不是未经散射的阳光。这本来是白色的。如果要看见这种白色的、未经散射的光，这种笔直向你落下来的光，你就得直接朝着太阳看去。但是，你千万别这样做！因为直接照射的阳光很强烈，也很危险，它会在瞬间严重灼伤你的眼睛，如果你看久了，它会使你双目失明。
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