なぜ空は青いのか?

今回は、なぜ、空は青いのか?について、

調べてみました。

実は、空が青い理由は、波長が関係しています。

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波長と言うと、

難しい言葉が出てきそうなイメージですが、

そんなことはありません。

光も波の一種だということが分かれば、

十分です。

音波や電波だって、波がありますが、

それを理解している人は、少ないです。

では、光ってどういう波なのか?というと、

電磁波という波に含まれています。

ここでは、

単純に「光は電磁波の仲間なんだ」ということを、

理解していれば問題無いです。

さて、光は電磁波の仲間で、

波長によって色が変化します。

ここで、虹をイメージしてみてください。

虹

虹って、外が赤くて、内が青色や紫色ですよね?

波長の長さは、

虹の外が長く、内が短いと覚えれば、とても簡単です。

このひと波が短いと、青色に近づき、

反対に、ひと波が長いと、赤色に近づくというわけです。

また、人間に見える電磁波の波長の長さは、

ある一定の長さまでしか見えません。

人間に見える波長の長さが、

ちょうど虹の色までなのです。

では、人に見えない電磁波のことを、

何と言うかというと。

赤より長い波長のことを赤外線。

紫より短い波長を紫外線と言います。

ここまで理解すると、

電磁波と紫外線、赤外線の関係がクリアになって、

非常に分かりやすいものになりますよね。

さて、色は電磁波の一種ということを理解した上で、

ここからが本題です。

何故、空は青いのでしょうか?

空が青い理由は、この光の波長が関係しています。

地球から見た太陽って、白く見えますが、

実は白色から青色まで、

色んな光が混じっているんですよね。

だから、色んな波長の光が、太陽から地球へ、

降り注いでいるのです。

さて、この太陽光が、地球の大気圏に入ると、

区域中のチリにぶつかります。

チリと言っても、分子のことで、

私達のイメージするゴミのようなイメージとは、

ちょっと違います。

この、チリにぶつかることで、

光の向きは、変わります。

では、この時チリにぶつかる確率が高い波長は、

長い波長の赤でしょうか?

それとも、短い波長の青でしょうか?

答えは下に書いてあるのですが、

少し、考えてみてくださいね。

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どうでしょう、少し、考えてみましたか?

では、話を続けていきますね。

この時、分子とぶつかりやすい波長は、

青色なんです。

分子と青色の波長がぶつかると、どうなるかというと、

反射しますよね。

すると、反射した青色の光は、どうなるでしょうか?

他の分子に反射するようになります。

反射した青色は、更にまた別の分子に反射し・・・。

ということを繰り返すと、どうなるでしょうか?

そう、空が青く見えるのです。

この、光がチリ(分子)にぶつかり、

光が散乱していく現象を、

レイリー散乱と呼びます。

イギリスの物理学者、

ジョン・ウィリアム・ストラット(レイリー卿)が、

1871年に発見したため、このような名前になってます。

ちなみに、他の色はどうなるかというと、

チリにぶつからず、スイスイと通り抜けてしまいます。

私達は面白いことに、スイスイと通り抜けた色は、

空の色だと認識せず、まっすぐ私達の目に届くため、

太陽の白色だと認識します。

ここで、もう一つの疑問が浮かんでくるかと思います。

それが、

「なぜ、夕方は、空が赤く見えるのか?」

ということです。

確かに疑問に思いますよね。

これは、大気圏を通る距離が、問題なのです。

例えば、日中は太陽は真上にあると思いますが、

夕方や朝方にかけては、

太陽の方向はどのようになるでしょうか?
太陽の向きが横からになることは、

知っていることだと思います。

では、太陽の距離は、

日が真上にあるときと、日が横にある時。

どちらのほうが近くて、

どちらの方が遠いのでしょうか?

これも、少し考えてみてくださいね。

さて、考えてみたでしょうか?
では、話を続けます。

答えから言ってしまうと、

太陽から地球までの距離は、

横のほうが長いです。
では、先ほどの波長の話を思い出してみましょう。

光の波長は、青のほうが短く、赤のほうが長いです。
と、いうことは。

太陽から地球までの距離が伸びたため、

今までスルーしていた波長の長い赤色の光も、

チリにぶつかるようになるのです。

また、波長の短い青色の光は、

同時に地球と太陽の距離が長くなったため、

届かなくなってしまいます

よって、朝や夕方にかけては、空の色が赤くなり、

太陽の色も青が届かないため、赤色に見えるのです。

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