なぜ空は青いの？
まず答え
空が青く見えるのは、太陽の光が地球の大気を通るとき、空気の分子によっていろいろな方向へ散らされるからです。
その中でも、青い光は赤い光より強く散らされます。散らされた青い光が空のあちこちから目に届くため、空全体が青く見えます。
30秒でわかる
太陽の光は、白く見えていても、赤・オレンジ・黄色・緑・青・紫などの光が混ざったものです。
地球の大気には、主に窒素や酸素の分子があります。これらは光の波長よりずっと小さいため、短い波長の光ほど強く散らします。この現象をレイリー散乱といいます。
青い光は赤い光より波長が短いので、空気の分子に何度も散らされます。その結果、私たちが空を見上げると、太陽から直接来た光だけでなく、空気の分子から散らされて来た青い光も見えるのです。
なぜ紫ではなく青なの？
紫の光は青い光よりさらに短い波長なので、散らされやすい性質があります。それでも空が紫色に見えにくいのには、いくつかの理由があります。
- 太陽の光に含まれる紫の光は、青い光より少ない
- 人間の目は、紫の光を青い光ほど強く感じない
- 大気の上の方では、紫の光の一部が吸収される
そのため、私たちの目には青い光がいちばん目立ちます。
夕焼けが赤いのはなぜ？
太陽が低い位置にあるとき、太陽の光は昼間より長い距離の大気を通ってから目に届きます。
その途中で青い光がたくさん散らされ、太陽の近くから直接届く光には、赤やオレンジの光が比較的多く残ります。これが夕焼けが赤く見える主な理由です。
空気中のちりや煙などの粒子が多いと、夕焼けの色が強く見えることもあります。
雲が白く見えるのはなぜ？
雲をつくる水滴や氷の粒は、空気の分子よりずっと大きい粒です。
このような粒は、青だけを特に強く散らすのではなく、いろいろな色の光を比較的同じように散らします。たくさんの色が混ざって目に届くため、雲は白く見えます。雲が厚いと、光が雲の中で吸収されたり何度も散らされたりするため、灰色に見えることがあります。
よくある勘違い
空気そのものが青い色を出しているわけではありません。太陽の光が大気中で散らされ、そのうち青い光が目に届きやすくなっているのです。
そのため、大気がほとんどない宇宙空間では、太陽の光が当たっていない方向の空は黒く見えます。