日出和日落时天空变成红色是一种美丽的自然现象，它有着科学上的解释。这个现象的主要原因与大气折射和散射有关。

首先，我们需要了解一下光的性质。太阳光是由各种不同颜色的光波组成的，其中包括红、橙、黄、绿、蓝、紫等颜色。这些光波在空气中传播时会与空气分子和微粒发生相互作用。

在日出和日落时，太阳位于地平线附近，光线需要穿越更多的大气层，这个时候大气中的颗粒和分子会对光的传播产生影响。大气中的气溶胶、水滴、尘埃等微小颗粒会散射光线，尤其是散射掉短波长的蓝光和绿光，因为这些颜色的光波具有更高的散射率。

剩下的光波中，主要是红光和橙光相对较少被散射，因此在日出和日落时，这些光波更容易通过大气，而且它们的路径较长，使得它们在传播过程中更多地被散射。这就导致了天空变成红色或橙色的现象。

此外，当太阳位于地平线附近时，太阳光线必须穿越大气中的更多大气层，这也使得红色和橙色的光波在传播过程中被更多次地折射。这进一步增强了这些颜色在天空中的表现力，使天空呈现出美丽的红色或橙色。

综上所述，日出和日落时天空变成红色的原因主要是因为大气中的散射效应导致蓝光和绿光被散射掉，而红光和橙光相对较少被散射，并且在折射过程中增强了这些颜色的亮度，赋予了天空这种壮丽的色彩。这个现象让我们每天都能欣赏到大自然的美丽和神奇。