なぜ虹は七色なのか？海外では2色も！ニュートンが定めた衝撃の真相

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私たちが視認する太陽の光は、普段は無色透明あるいは白っぽく見えます。この光は専門用語で「白色光」と呼ばれ、実際には波長の異なるあらゆる色の可視光線が混ざり合った束です。この一見すると均一な光が、なぜ空中で鮮やかな多色のアーチへと姿を変えるのでしょうか。

大気中に漂う無数の雨粒は、微小な「ガラスの球体」のような役割を果たします。京都大学農学部出身の気象予報士・サイエンスライターである今井明子氏の解説によると、雨粒の中に太陽光が差し込む際、空気と水の密度の違いによって光の進行方向が折れ曲がる水滴と光の屈折反射の仕組みが働きます。雨粒の内部に入った光は、奥の内壁で一度反射し、再び空気中へ飛び出す際にもう一度屈折します。

ここで決定的な物理現象となるのが、太陽光のスペクトルと光の分散です。光は波長によって屈折率が異なります。波長が長い赤色の光は曲がりにくく、波長が短い紫色の光は大きく曲がるという明確な性質を持っています。具体的には、太陽光が入射した角度に対して、赤色の光は約42度、紫色の光は約40度の角度で跳ね返ってきます。このわずか2度の差によって光が扇状に展開され、地上にいる私たちの瞳に波長ごとの帯となって届くのです。