なぜ空は青いのか？太陽光と大気が起こす散乱の仕組みと科学の真相

なぜ空は青いのか？太陽光と大気が起こす散乱の仕組みと科学の真相についての疑問解決ガイドをご紹介します。

昼間は鮮やかな青色を見せていた空が、夕方になると一転して燃えるような茜色に染まる現象にも、明確な物理的根拠が存在します。夕焼けが赤い理由を決定づけているのは、太陽の傾きに伴う大気の厚さと光の届き方の変化です。

真昼の太陽は頭上高くに位置するため、光が大気層を通過する距離は最短で済みます。一方、夕方や明け方は太陽が地平線近くまで傾くため、太陽光が私たちの目に到達するまでに通過しなければならない大気層の距離が、真昼に比べて約10倍から30倍以上も長くなります。

大気の長大なバリアを通過する過程で、散乱しやすい青い光は途中で四方八方に散らばり尽くしてしまい、地表にいる私たちの視点にはほとんど届きません。その一方で、波長が長く障害物をすり抜けやすい赤い光や橙色の光だけが大気を突き抜けて目に届きます。これが、夕暮れ時の空が赤く染まる決定的な真相です。

現象・色彩支配的な光学現象と波長光が通過する大気条件メカニズムの要約昼の青空レイリー散乱（短波長：約400〜450nm）最短距離の大気層を通過青い光が空気分子で約10倍強く四方に散乱され空を満たす夕焼け・朝焼けレイリー散乱後の残余透過光（長波長：約650〜750nm）昼の約10〜30倍長い大気層を通過青い光が道中で散乱し消滅、直進性の高い赤い光のみが到達昼の白い雲ミー散乱（全可視光線波長：380〜750nm）水滴・氷の粒（光の波長より巨大）すべての波長の色が均等に散乱・合体して白色に見える宇宙空間の黒散乱なし（真空状態）大気分子が実質ゼロ光を跳ね返す物質がないため、光源以外は完全な暗黒となる