子供から容赦なく投げかけられる疑問の中でもなぜ海が青いのかに匹敵する「お父さん、なんで空は青いの？」
普段、晴天では青くて当たり前だと思っている空の色だが、曇りは青くないし夕暮れは橙色。それはなぜ？
青く広がる抜けた空。飛行機の窓を覗くと眼下に広がる美しい青空。そもそも、なぜ空は青いのでしょうか？
結論：光に含まれる青色だけ、空中で散らばりやすいから
空が青く見えるのは、海が青く見えるのと仕組みが異なりますが、光の仕業であるというのは同じです。
太陽から発せられる「光」は目に見えませんが、7つの色で混ざり合って構成されています。
「 赤色・橙（だいだい）色 ・黄色・緑色・青色・藍（あい）色・紫（むらさき） 色」の虹色が光を構成する色、つまり虹色です。それが混ざり合い光は白(透明)に見えます。
空中には雲のような水蒸気やチリなど様々な微粒子が存在しています。
光の中でも青色は波長が短く、空中に漂う様々な物質にぶつかりやすく、反射を繰り返し散らばります。（「レイリー散乱」といいます）
一方で波長が長い赤色は空中の物質に影響を受けずに通り抜けます。
空中に青い光が散らばることによって、人間の目には青く見えるのです。
では、なぜ夕暮れは赤く見えるの？
赤の波長は長いため、時間に対して進む距離も青色より長くなります。
夕暮れになると昼間に高い位置にあった太陽が沈み、空を見ている地上から太陽までの距離がどんどん遠くなっていきます。
すると空に散らばる青色よりも、長い距離を進むことができる赤色の方が早く人の目に届くこととなり赤く見えるようになります。
これが夕暮れが赤く見える理由です。
もちろん、そのまま太陽が沈むとそもそも光が届かなくなるため、空は暗く見えるようになります。
曇り空はなぜ灰色？
曇り空は、空中に雲が広がって太陽を遮っている状態です。
太陽が遮られているということは、そもそも光が届かないということになりますので、赤も青も光の色が人の目に届かなくなります。
雲を構成する微粒子を通り抜けたわずかな光だけが目に届いているのです。
海が青いのとは仕組みが異なる
海が青いのと、空が青いのは光の仕業であることは同じですが仕組みが異なります。
・海は水中で光の赤が吸収され、青が跳ね返るので青だけ到達します。
・一方で空は空中で青が散乱することで赤より強調されて地上に届きます。
両者結果が同じなので分かりづらいですが、海は観測の距離が遠くなっても赤くみえることはありません。
海は水の性質として赤をそもそも吸収してしまうため、青の反射だけが目に届くことになります。
空と同じ仕組みで海が青いのであれば、距離が延びると海は赤く見えることになってしまいます。
海が赤いこともありますが、それはプランクトン(赤潮)や夕暮れに水面に反射した空の色の仕業でしょう。
いまあなたが見ている物体はすべて光の反射で色が決定している
真っ暗な場所では人は色を認識できません。なぜなら「光」がないからです。
世の中の物体の色はすべて光が反射し人の目に飛び込んでくることで決まります。
色ごとに異なる光の波長が、ぶつかる物質・素材の性質によって反射や吸収のされ方が異なることで人は最終的なその物体の「色」として認識します。
今あなたが見ているスマートフォンに映る画面の色も本体の色も、そばにいる人の肌の色も、車のボディーカラーもすべてそうなのです。
空が青い理由まとめ
- 光の7色のうち青色が空中に散らばるから
- 波長の短い青色は空中に存在する様々な物質にぶつかることで散らばる 一方で波長の長い赤はそれらの影響を受けずに真っすぐ進む
- 日が暮れてくると地上と太陽の距離が遠ざかるので、進む距離が長い赤色の方がより早く人の目に届くので青く見える
- 波長が長い方が、進む距離も長くなる
