なぜ空は青い?(1)
このブログの趣旨に合ってない気がしますが、自分でこの名前をつけておいて、いろいろ考えてしまいました。なぜ、空は青いのか。
高校生向けの説明だと、空が青いのは「チンダル現象」と言われたりします。チンダル現象というのは、通常の分子などより大きいサイズのもの、たとえば花粉などが溶けている溶液、これをコロイド溶液と言うわけですが、このコロイド溶液に光を通すと、光の筋が見える、という現象のことです。
高校生向けの説明だと、空が青いのは「チンダル現象」と言われたりします。チンダル現象というのは、通常の分子などより大きいサイズのもの、たとえば花粉などが溶けている溶液、これをコロイド溶液と言うわけですが、このコロイド溶液に光を通すと、光の筋が見える、という現象のことです。
しかし、空は液体でもありませんし、コロイド粒子がたくさん飛び交っているのかどうかもよくわかりません。それに、実際に光路が見えるわけでもないですので、コップに入れた液体で観察しているのとは、一見大きく違った現象に見えます。
さて、大学生レベルになると、この現象は光のレイリー散乱によるものだと説明されたりします。レイリー散乱というのは大雑把に言えば、分子や粒子に当たった光の一部は、その分子や粒子から四方八方に飛び散る(これを「散乱する」という)、という現象です。
チンダル現象も、このレイリー散乱によるものと言うことができます。コロイド粒子はより多くの光を散乱しますので、コロイド溶液の条件によっては光路が見えるほどの光が散乱される、というわけです。
でもって、最初の質問に戻ってみます。なぜ、空は青いのか。空が太陽の方角でなくても明るいのは、太陽光が大気中の空気分子や水分子などによって散乱されるからです。
可視光は、波長の長い方から赤ー橙ー黄ー緑ー青ー紫の光を含んでいますが、レイリー散乱では波長の短い光の方がたくさん散乱されるので、空気によって散乱された光は赤い成分よりも青い成分を多く含んでいることになります。これが、空が青い理由ということになります。
一方で、夕日が赤いのは、夕日が届くまでには大気を長い距離通過するので、青い光がより多く散乱されて失われてしまうため、赤い成分が相対的に多く含まれている、と説明されます。
これで一通りの説明はおしまいですが、実はこれだけではいろいろ謎があります。それはまた次回ということで。次回までの宿題。昼間の太陽の色は何色か、見て来てください(笑)
さて、大学生レベルになると、この現象は光のレイリー散乱によるものだと説明されたりします。レイリー散乱というのは大雑把に言えば、分子や粒子に当たった光の一部は、その分子や粒子から四方八方に飛び散る(これを「散乱する」という)、という現象です。
チンダル現象も、このレイリー散乱によるものと言うことができます。コロイド粒子はより多くの光を散乱しますので、コロイド溶液の条件によっては光路が見えるほどの光が散乱される、というわけです。
でもって、最初の質問に戻ってみます。なぜ、空は青いのか。空が太陽の方角でなくても明るいのは、太陽光が大気中の空気分子や水分子などによって散乱されるからです。
可視光は、波長の長い方から赤ー橙ー黄ー緑ー青ー紫の光を含んでいますが、レイリー散乱では波長の短い光の方がたくさん散乱されるので、空気によって散乱された光は赤い成分よりも青い成分を多く含んでいることになります。これが、空が青い理由ということになります。
一方で、夕日が赤いのは、夕日が届くまでには大気を長い距離通過するので、青い光がより多く散乱されて失われてしまうため、赤い成分が相対的に多く含まれている、と説明されます。
これで一通りの説明はおしまいですが、実はこれだけではいろいろ謎があります。それはまた次回ということで。次回までの宿題。昼間の太陽の色は何色か、見て来てください(笑)
