2018年1月 奥克兰傍晚的紫色天空 | Twitter @Rob Isaac
紫色天空的出现自然不是所谓的“魔界降临”，我们可以运用光学原理对这一现象进行科学解释。不妨先问一个问题：晴空万里的日子，天空为什么是蓝色的？
晴朗天空为什么是蓝色的？
夕阳为什么是红色的？
我们平常看到的太阳光由不同波长的单色光混合而成，其中人类肉眼能感知到的可见光按顺序主要由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成，从红光到紫光，波长依次递减，红光波长最长，紫光波长最短。
而晴朗天空的蓝色，与一种叫“瑞利散射”的现象息息相关。一百多年前，英国物理学家瑞利在研究中发现，当光散射到尺寸远小于波长的微粒上时，波长越长，散射光的强度越弱。紫光的散射能力最强，红光则最弱。
天气晴朗、万里无云的情况下，空气中固体颗粒等大直径的杂质很少，对光线造成的阻碍很小，太阳光主要与空气中的氮氧分子等微小粒子等发生散射，波长较长的红光等散射较少，而蓝紫色光成为散射的主要对象。
蓝紫光与空气中的分子发生瑞利散射 | Scientific Protocols
既然如此，为什么晴朗天空没有呈现出紫色呢？这与人眼的结构有关。经过长期的生物进化，人眼对于太阳光能量最为集中的波段最为敏感，对可见光中能量较低的紫光的敏感度排在最后。最终，太阳光的瑞利散射与人眼的敏感程度两大因素，决定了我们平时看到的澄澈天空是蓝色的。
然而，日出日落之时，天空往往被太阳光染成红色或者橙色，这又是因为什么原理呢？
与晴朗天空的情景不同，晨曦与夕阳的色彩主要是由色光穿透能力的差异决定的。中午时分，太阳光穿透的大气层较薄，蓝紫光在透过大气层的路程中散射相对较少。而在日出或日落时，太阳接近地平线，太阳光需要经过较厚的大气层才能到达地面，导致穿透能力弱的蓝紫色光因散射消耗较多而难以观察到，穿透能力强的红光则基本成功走过了这段漫长的旅途，最终使得日出与日落表现出红黄相间的色彩。
对晴朗天空与夕阳的颜色的解释
| Humboldt University Geospatial Online
台风来临后天空为何是紫色的？
理解了晴朗天空的蓝色与日出日落的红色的原因后，台风到来后的紫色天空又该如何解释呢？
对于在飓风迈克尔登陆后出现的紫色天空，有的解释将其归因于在空气中发生瑞利散射但没有显露出的紫色波长光。然而可见光中的紫色波段成分较少，不太可能会在天空中显现出如此强烈的色彩。
英国气象学家、BBC天气节目主持人萨拉·基斯-卢卡斯（Sarah Keith-Lucas）给出了不一样的答案。紫色天空的天象一般在落日时分出现，而除了太阳光散射外，夕阳的颜色还会受到灰尘、水滴、云层等因素影响。台风带来丰沛的水汽，透射而过的红光照亮云层底部，叠加在深蓝色天空上，最终呈现出紫色。
红色 蓝色=紫色 | This Brazen Teacher
在萨拉的解释中，天空的“紫色”并非由可见光的紫色波段光表现出来，而是红光与蓝光的混合，在人的视觉中最终变成“紫色”。天空背景的蓝色来源于太阳光的瑞利散射，而光线穿透大气层后留下的主要是红色光，紫色是由两者混合而成。
相比于紫色波长光的说法，萨拉的解释更为合理，不过台风到来前后，大气条件较为复杂，云层对光线的散射与折射会对现象的产生造成较大影响，红光与蓝光的混合暂时只是对紫色天空简单的初步解释，有待更为专业的研究。
