今回は「空が青い理由」ということで、空にまつわる雑学を紹介します。
自分の立っている場所まで届く太陽光は無色透明なのに、空は青く見えるのってとても不思議ですよね。
そのため、意外と空が青い理由について説明できる人はいないのです。
今回は前半に子供にもわかるような簡単な解説と、後半により詳しく知りたい人向けの解説をしたいと思います。
目次
空が青い理由を簡単に解説
まずは「空が青い理由」について子供でもわかるように簡単に解説します。
太陽から地球に届く光には様々な色が含まれています。
そして、太陽の光が地球に届いた時に、空に浮かんでいる非常な細かなゴミや水分、粒子にぶつかって拡散します。
太陽光に含まれている色の中でも青色が特に拡散しやすいことから、青色が空で拡散して空が青く見えているのです。
かなり簡単に説明しましたが、ほとんどの方には空が青い理由について理解して頂けたかと思います。
もし、お子さんなどがいて空がなぜ青いのか聞かれた時には、わかりやすく教えてあげてくださいね。
空が青い理由をもっと詳しく解説
続いて、空が青い理由についてもっと詳しく解説していきます。
太陽光に含まれている色の種類
先ほど「太陽光」には様々な色が含まれていることを解説しましたよね。
具体的には「紫色」「藍色」「青色」「緑色」「黄色」「橙色」「赤色」などの色が含まれています。
太陽光が無色透明に見えるのは、これらの光が全て混ざり合っているからなのです。
そのため、太陽光は「白色光（はくしょくこう）」とも呼ばれています。
そして、太陽に含まれる光については、人間の目で見ることが出来る「可視光線」と人間の目には見えない「不可視光線」に分けることが出来ます。
不可視光線は「紫色」や「赤色」の光線であり、これらの色の光は紫外線や赤外線などと呼ばれています。
人間の目で見ることが出来る可視光線の波長は380mm～780mmとなっているため、この範囲外である紫外線や赤外線は目視することができないんですね。
そして、この光の波長が空が青く見える理由の一つ目になります。
太陽光が物体に当たると散乱する
太陽光に限りませんが、光は物体にあたることにより、反射、屈折、回折、透過、散乱などの現象を起こします。
光を鏡に当てると反射するように、光は対象物が滑らかで平たい場合には反射が起こります。
そして、光の当たった対象物が不規則な形をしている場合には、光の進む方向も不規則となって散乱していきます。
この「光の散乱」が空が青く見える理由の二つ目となります。
空が青く見える理由
詳しく解説してきましたが、空が青く見える理由は「太陽光に含まれる青色の光が空で散乱するから」なのです。
地球は大気に覆われていますが、この大気中にはゴミや水分などを含めて、様々な小さな粒子が漂っています。
太陽光が地球の大気へと到達すると、大気中を漂う小さな粒子に太陽光がぶつかって、光の散乱を引き起こします。
太陽光の中でも波長の短い青色の光は、特に粒子とぶつかる可能性が高く、他の色の光と比べても強く散乱することから、空が青く見えているんですね。
このように、光の波長の違いの影響を受けて、散乱の度合いが変わる現象を「レイリー散乱」と呼びます。
レイリー散乱によって空が青色で覆われているため、仮に地球に大気が存在しない場合には、太陽のある方角だけ明るく、空全体が暗く見えることになります。
ちなみに、青色は波長が短いことからレイリー散乱が起こると解説しましたが、波長の長さについては以下のようになっています。
短い← 紫、藍、青、緑、黄、橙、赤 →長い
紫、藍の方が波長が短いのになぜ青？
波長の短い光がレイリー散乱するのであれば、青色より波長の短い紫色や藍色の方が散乱して空を覆いそうですよね。
なぜ空が紫色や藍色じゃないのかというと、そもそも紫色や藍色を人間の目で見ることが出来ないからなのです。
先ほど解説しましたが、人間の目でみることの出来る可視光線の波長の長さは380mm～780mmとなっています。
紫色や藍色はこの範囲外のため、仮に紫色や藍色が空を覆っていたとしても、見ることが出来ません。
虹が出た時に紫色に近づくほど見えにくくなるのも、波長の長さに関係しています。
可視光は動物によって異なるため、人間の目には青く映っている空も、動物によっては違う色に見えているかもしれませんね。
以上が「空が青い理由」についてでした。
夕焼けや朝焼けが赤い理由についても解説していますので、興味があれば読んでくださいね。
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まとめ
空が青く見える理由は、地球を覆う大気に太陽光が到達した時にレイリー散乱という現象を起こしているからである。
光の波長が短い光ほど散乱が起きやすいため、波長の短い青色が大気で散乱し、空を青色が覆っているように見えている。
人間にとっての可視光線の波長の長さは380mm～780mmであるため、青色より波長の短い紫色や藍色がレイリー散乱を起こしても、人間の目で見ることはできない。
動物によって可視光は異なることから、人間以外の動物には空は違う色に見えている可能性もある。