月球是地球唯一的衛星，是我們最忠實的夥伴，40多億年來一直默默無聞地注視和保護著地球。而生活在地球上的人們，對月球也有著非常強烈的情感，一直以來把它當作心靈的寄託和精神的家園。我們現在到了夜晚，當天氣條件好的時候，都會抬起頭來看看月亮。那麼，有時候月球怎麼會是紅色的呢？

光線的組成

大家都知道，光具有波粒二象性，光是由光子組成，而光子是一種基本粒子，其靜態質量為0。光的波動性體現在電磁波方面，不同波長和頻率的電磁波代表不同的光。從光的電磁波譜上看，從短波長到長波長，可以分為γ射線、倫琴射線（X射線）、紫外線、可見光、紅外線和無線電。

可見光。我們人類看到的部分，只是宇宙空間和地球上的物體，所發出光的輻射或者反射的很小一部分。可見光的波長範圍是從380奈米到760奈米，在這個範圍之內對應不同波長的光有不同的顏色，包括紅、橙、黃、綠、藍、靛和紫。

紅外線。波長在770奈米到1米之間毫米之間的電磁波。

紫外線。波長小於390奈米到40奈米之間的電磁波。紅外線和紫外線不能被我們的視覺所接收，但是透過光學儀器或者照相的方式可以用來測量和探測。

γ射線。原子在衰變和分解時釋放的射線之一，波長小於0。01奈米，穿透力極強，攜帶的能量高，容易使活細胞中的DNA斷裂，引起細胞突變。

X光。也稱為倫琴射線，波長範圍在0。01到10奈米之間，具有很強的粒子性，穿透力也很強，常用於醫學檢查。

無線電。波長大於1米，太陽光中所包含的無線電並不是我們現在應用中無線電波長的全部。

從對人體的影響來看，在可見光頻率以下的電磁波對人體有害，而可見光對人體的影響很小。決定電磁波是否有害的因素，我們主要是透過電磁波的波動性和粒子性來判斷。一般來說，具有強粒子性的電磁波對人體的危害很大，而決定著電磁波粒子性和波動性強度的因素就是電磁波的頻率。因此，頻率越高，電磁波的粒子性越強。

光線的傳播

光線在介質中的傳播規律，遵循的最基本的原則就是直線傳播，在此基礎上，根據介質的不同，可以衍生出反射和折射現象，也就是我們常說的費馬定律，其主要內容是，當一束光線在真空或空氣中傳播時，如果從一個介質投射到另外一個介質時，會被分為兩束光線，一條是反射光線，另一條是折射光線。

光的反射：光的反射程度取決於物體的表面性質，如果物體表面的物質組成非常均勻，也就是理想狀態下，光的反射遵循鏡面反射規律，反射角等於入射角。在理想反射面下，反射出來光線的亮度，取決於觀測者的角度。而當反射物體表面的物質分佈不均勻時，就會發生漫反射，單條光線遵循發射定律，但對於一束光的整體來看，並不符合光的反射定律，在理想漫反射物體表面，其反射光線在所有方向上有各向同性現象，從觀察者的角度來看，反射光線的亮度是恆定的，並不會隨著觀察角度和觀察點的變化而變化。

光的折射：光線在透明或者半透明介質中傳播時，當入射光線從一種介質，以一定的角度（不是垂直）入射到另一種不同的介質時，其在入射點之後的傳播方向，就會發生視介面方面的變化，表現為出現與入射角不同的反射角，發生這種現象的主要原因在於光線在不同介質中的傳播速度不盡相同。任何介質相對於真空的折射率，我們稱為介質的絕對摺射率，折射率越大，則反射角與入射角的差值就越大。光線在非均勻介質中，會連續出現光線的折射現象，比如海市蜃樓就是光線在大氣層中多次發生折射所產生的特殊景觀。

光的衍射：這裡還得提一下另一種光線的傳播方式，就是光的衍射。當光線遇到微小遮擋物或者小孔以後，除了在遮擋物本身或者小孔周邊物質表面會發生光的反射或者折射現象以外，還會有一部分繞過遮擋物，或者透過小孔，傳播到按直線傳播定律所覆蓋不到的一定幾何陰影區內，也就是偏離了直線傳播區域，表明了光線的波粒二象性，由於光的波長比較短，我們在日常生活中比較難發現這種現象。

光的散射：散射是反射的一種特殊情況，當光線透過不均勻的介質時，部分光束將偏離原來的傳播方向而各四處分散，我們從側面也能夠看到光的一種現象。比如光線在透過含有大量塵埃或者氣溶膠的空氣時，散射現象就非常明顯。

月亮發紅的原因

大家都知道，月亮發光，是反射的太陽光線，穿過了地球的大氣層，我們在地球上就能夠看到。

被月球表面反射的光線進入大氣層後，除了會被大氣層反射、折射和吸收外，也會被大氣中的氣體分子、塵埃和氣溶膠散射。透過科學家的研究，發生散射時，光線的波長越長，散射越不明顯，反之波長越短，散射程度就強。那麼按照可見光的波長從長到短的順序，紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫它們在大氣中的散射作用也由弱變強。其中黃、綠、藍、靛、紫這幾種色光受到大氣層的散射影響較大，很容易向四面八方散射出去。而紅色和橙色的色光波長較長，受到散射的影響不大，很容易穿透大氣層。

在月亮升高時，其入射角減小，所經過的大氣層厚度也相應減小，那麼在一定程度上降低了散射作用的影響，因此比橙色光波長大一點的黃光也會被保留下來，因此月亮看起來發黃白色。而如果月亮比較低的時候，這個時候光線所要經歷的路程就多，黃色也被散射開來，在七色光中只有紅色保留了下來，我們就看到紅色的月亮了。

另外，當空氣質量不好時，懸浮在大氣層中的細微顆粒物和氣溶膠濃度比平常就多得多，在這種情況下，會加劇光線在大氣層中的散射作用，這時即使月亮已經升起來了，除了紅光以後其它色光也都被散射出去，我們在地面上看到月亮也會呈現紅色。

總結一下

在地面上觀察月球，其顏色的不同取決於不同色光在大氣層中被散射的程度，總體來看，月亮相對於地平線的角度越低，則更偏向於紅色；空氣中的汙染物濃度越高，也更偏向於紅色，主要原因在於紅色的波長在可見光中最長，其被折射的影響程度最低。