【天気の疑問１】なぜ空は青いのか？

天気の疑問シリーズ

第１回は「なぜ空は青いのか？」

当たり前なのですが、

その理由を考えたことがない人は多いかもしれません。

空の青さと海の青さは全く違う理由らしい。（撮影：浄土ヶ浜）

物理を習った人は分かると思うのですが、

少し考えてみましょう！

【目次】

可視光は「散乱」する

まず前提として、

私たちが普段見ている光というのは「可視光」

と呼ばれる波長域です。

この可視光の中には、波長が長い順に

赤・橙・黄・緑・青・藍・紫

の7色が含まれています。

虹をイメージするとわかりやすいと思います！

実はこの可視光というのは

空気中の分子と衝突すると

周囲に広がるという性質を持っています。

これが散乱という現象です。

可視光が空気中で散乱されて目に届く。

このように私たちは「空の色」を

見ることができるのですね。

じゃあなんで青色だけ見えんねん！

まあそう焦らずに・・・。

レイリー散乱という概念

先ほど「散乱」の話をしたのですが、

その中でもレイリー散乱という概念が

大きく影響しているのです。

このレイリー散乱というのは

波長が散乱を起こす粒子よりも非常に大きいとき

に発生します。

実際に比べてみます。

可視光の波長は10の－6乗メートル

分子の大きさは10の－10乗メートル

よくわかんね・・・

何が言いたいかというと、

可視光の波長は分子の約1000倍もある

ということなんです。

レイリー散乱は10倍程度で発生するらしいので

十分条件を満たしていますね。

空が青い理由

やっと本題にたどり着きました。

空が青いのは紛れもなく

レイリー散乱の性質によるものです。

それは「波長が短いほど散乱強度が強い」

という性質です。

思い出してください！

可視光は波長が長いものから

赤・橙・黄・緑・青・藍・紫

でしたね。

その中でも、青よりも短い波長は

地上に届く前に散乱されます。

青よりも短い波長は上空で散乱される。

そして、残った赤から青の中で

波長が短い青色が強く散乱されて

私たちの目に届くのです。

これが空が青い理由です。

まとめ

つまり、この「レイリー散乱」という概念と

色の波長の違いが青空として

私たちの目に映っていたんですね！

納得できましたでしょうか？

ちなみに青色の波長は赤色よりも

約6倍も強く散乱されているんです！

もっと詳しく知りたい人は

レイリー散乱の物理式なんかも

調べてみるといいと思います。

気象予報士試験を受ける人は

この性質を頭に入れておきましょう！

（学科一般の範囲です）