【分かりやすく説明】なぜ空は青いのか、なぜ夕日は赤いのか ~光の性質~

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毎日見上げる空は、晴れている時は青いですね。

晴れ渡った空の事を「青天」といいますね。

では、なぜ空は青いのでしょうか。

ここでは、地球から見た空がなぜ青く見えるのかをお伝えします。

地球から見た空が青い理由とは

地球から見た空が、なぜ宇宙のように黒くないのでしょうか。

そして空が青いのは何故なのでしょうか。

それは、太陽の光と地球にある空気が関係しています。

空気は、主に窒素分子と酸素分子から成り立っており、その他、水分子や二酸化炭素分子も含んでいます。

太陽からの光は、空気がなければそのまま地球に降り注ぎますが、空気がある為、気体分子と衝突してあちこちに分散されます。

光の気体分子による散乱の確率は、光の波長の6乗に反比例する為、短い波長ほど散らばりやすいのです。

太陽の光は、虹色の7色、つまり、赤色、だいだい色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色の7色が混ざり合って出来ています。
波長の長い、「赤」、「だいだい」、「黄色」の光は、あまり散らばりにくいので、空気の層を通り抜けますが、波長の短い「青」の光はよく散らばりますので、空全体から青い光が目に届くのです。

地球から見た夕日はなぜ赤いのか

夕日や夕焼けがなぜ赤いのかは、もうお分かりでしょうか。

これも光の波長の長さに関係してきます。

下図のように、地球の昼と夜の境目では、太陽の光は地表にすれすれに進んできますので、昼に比べてはるかに長い距離にわたって空気中を進んできます。

太陽の光が地表に届く途中で、「紫」、「藍」、「青」、「緑」の色の波長が短い光が散乱してしまう為、波長の長い赤い光だけが到達するのです。

このため、夕焼けが赤く綺麗に見えるのです。

また、夕日に沈む頃の空が赤く見えるのは、昼間に海から蒸発した水蒸気や、空気中のちりが夕日の光を受けて輝くからなのです。




光の色はなぜ7色なのか

光の色は、虹と同じ7色だとお伝えしていますが、では、なぜ虹は7色なのでしょうか。

実は、虹は7色とは言い切れず、もっとたくさんの色が存在しているようにも見えており、その曖昧な色を7色と決めたのが、「万有引力の法則」で有名なアイザック・ニュートンなのです。

しかし、実際のニュートンは、はっきりと7色見たわけではありません。

太陽の光をプリズムで分けても、光はくっきりと7つに区切れたりしません。

色の境目はあいまいになっており、各色がだんだん色を変えつながった帯になっています。

見方によっては、青と緑の間に「青みどり」があったり、緑と黄の間に「黄みどり」があったりと、7色よりも多く色があるようにも見えます。

ニュートンが7色に決めたのは、音階の音の高さが7つある事に結び付けたと言われています。

当時は、音楽が質の良い学問の一つとされていましたので、音楽と科学を結びつける事が良いとされたのでしょう。

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