何で空は青いの？何で夕日は赤いの？｜身近な科学を探究しよう！

「あれって何で？」って、子供に聞かれることありますよね？
身近で起こる出来事を科学的に探究したいと思います！

今回は、「空ってなんで青いの？」という疑問。

空の色は、光の特徴と、物理現象を通じて青に見えます。空の色を解明するための光の特性と、空の色を作り出す物理現象を整理して、空の色の好奇心を探究していきましょう！！

空の色を知るために光を知ろう！

下記の記事でもご紹介をいたしましたが、僕らが普通「光」という場合は、可視光と呼ばれる目に見える光のことです。

虹ってどうして見えるの？｜身近な科学を探究しよう！

上記の記事「虹ってどうして見えるの？」でも整理しましたが、可視光は波長によって色が異なりますが、太陽の光は、この可視光の全ての色を含んでいます。

だから太陽の光は白く見えるわけです。
太陽の光をプリズムなどで屈折させると、赤、オレンジ、黄、緑、水色、青、紫に分かれ、全ての色を含んでいることがわかります。

空の色が見える原理

さて、空の色は見える原理を整理していきましょう。

大気中のチリにぶつかり、光が散乱する！？

大気中には、目には見えないチリ、水蒸気、窒素や酸素の分子等（以下、「粒子」と呼びます）が浮遊してます。

光は、この大気中にある粒子に光がぶつかると、散乱という物理現象により、光が四方八方に散らばっていきます。
また、この散乱という現象は、波長が短い光は、波長が長い光と比較して、粒子にぶつかる確率が高くなります。つまり、赤色よりも波長の短い紫色、青色の方が粒子によく衝突し、散乱しやすくなるのです。

空の青さは青い光の散乱のため

このように波長の短い光（特に青い光）は、大気中の粒子にぶつかり散乱する現象が、空全体で次々と起こり、青の光が空全体に散らばっていくことで、空全体が青く見えるのです。

青より波長が長い光は大気中の粒子にぶつかる前に我々の目に届きます。また、青色の光も全てが散乱しきるわけではないため、その一部も同時に目に届き、それを太陽の光と認識してることになるわけです。

ちなみに一番波長が短い紫色はどうなるの？という疑問が生まれますよね？

地球は大気圏という大気の分厚い層に包まれています。およそ100kmの高さがあります。我々の生活上の天気などが影響されているのは10kmまでの対流圏と呼ばれる大気圏で、ジェット機が飛んでいるのが対流圏の上辺の近くとなります。
波長がより短い紫色は、我々の目に届くよりもさらに上空で、多く紫の光は散乱してしまうようです。

飛行機に乗って、空を見てみると、空の色はもっと濃く、紺色～紫色のような色ですよね。是非、今度乗る機会があれば、見てみてください。

不気味に見えそうな紫の光の多くが散乱し、青色は散乱しきる前に僕らの目に届くため、青空という素敵な空を見ることができるわけです。
大気が存在する高さなどが、絶妙ということになるわけです。自然ってすごいですね。

夕日は何故赤く見えるの？

でも、良く思い出すと、夕日って、オレンジ～赤色に近い色になってませんか？

これにもちゃんと理由はあり、夕方になると、太陽の光が通過する大気の距離が長くなるためです。

通過する大気の距離が長くなることによって、日中は散乱し目に見えていた青色のほぼ全てが散乱し、緑、黄色なども散乱し始めて来て、最も波長が長く散乱しにくい、オレンジ～赤色が太陽の光として見えるという仕組みになるわけです。

まとめ

今回は、何故空が青く見えるのか？を整理してみました。いかがでしたでしょうか？

太陽の光はすべての色を含んでおり、波長が短い青色は、大気中に存在する粒子にぶつかり、散乱を繰り返すことで、空は青く見えるわけです。
また、夕日は、太陽の光が通過する大気の距離が延びるため、青色の光の多くは散乱され、波長が長いオレンジ～赤色の光が太陽の色として見えるため、夕日は赤く見えるということになるということでした。

空の色がどうして見えるのかを理解すると、色々わかりそうですよね。
夕方でも、太陽の色が白に近いと、大気中に粒子が少ない。つまり空気が綺麗なのかもしれません。逆に、夕日が真っ赤だと、オレンジ色も多くが散乱しているということになるため、大気中に粒子が多い可能性がありそうですね。（ただし、粒子には水蒸気も含むため、大気が汚れているという意味と直結するわけではありませんが…）

子供は身近な出来事に好奇心を持って、「なんでだろう？」を良く聞いてきますよね。
是非、この「何で？」「どうして？」を大事に、一緒に堀り下げていくことで、子供の驚きと感動を生み出すことで、好奇心を刺激し、探求心をくすぐっていきましょう！！

（参考） 東京ガス｜家のコトで役立つ 東京ガスくらし情報サイト