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空气中存在大量尺度比可见光波长更小的微粒，就是空气中的多种气体分子。遇到这些气体分子的时候，有些光子就会被吸收。一段时间之后，分子又会释放出另一个光子。放出的光子跟吸收的光子颜色相同，但是方向变了。虽然所有颜色的光子都会被吸收，但频率较高（即颜色较蓝）的光子比频率较低（颜色较红）的光子更容易被吸收，所以晴天天空是蔚蓝色。阴天大气浑浊时大气质点大，不管波长较长较短，通通被散射,所以天空呈现灰白色。天空蓝色只是在低空才看得见，随着高度的增加，由于空气越来越稀薄，大气分子数量急剧减少，分子散射出来的光辉逐渐减弱，天空亮度越来越暗。到20公里以上的高空，天空就变成暗黑色的了。
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