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空が青いのはなぜ?青色が散乱しているから?光が青色と赤色の波長があるのは分...

发布时间:2026-09-18 | 浏览:2
2023/6/16 18:04 物理学 | 天文、宇宙 ・ 389 閲覧 2023/6/16 19:27 いわゆる「レイリー散乱」の事ですね。 文章を読んでいると 何となくですが 質問者さんが考える「散乱」のイメージが 「拡散」と、ごちゃ混ぜになっているような気がします。 (言葉は似ているが意味は少し違う) まず「拡散」は四方八方に 飛び散るように分散して 希薄になって最終的に ほぼ消えてしまう・・・という意味です。 「光が拡散する」を例えるなら 夜に屋外で懐中電灯を 夜空に向けてつけると 光は夜空に向かって 散らばって行き ドンドン弱まり やがては視認不可になりますね。 周囲の暗さは ほぼ変わらず あまりに広い夜空の暗さに 微弱な電灯の光は散らばって消える ・・・というイメージ これは「拡散」です。 一方で「散乱」は 一般的な言い方で言うと 「乱反射」とほぼ意味は同じで 色んな所に反射して 一面がその光で一杯になる・・・という意味です。 懐中電灯で例えるなら 白い壁でできた室内で 懐中電灯を照らせば 壁や床や天井に反射して 周囲が(点ける前より)明るくなるでしょ。 電灯から出た「光」は 周囲に白い壁・床・天井に反射するので それが部屋の中でおこり 結果的に室内があらゆる方向から 「反射光」で満ちる状態 これが「散乱」の原理です。 この時、部屋の壁が「青」で 電灯が「白色光」なら きっと部屋全体は「青の光」に満ちるでしょう。 これは「青い壁」に「白色光」が当たると 「白色光」の中の「青色の光」が 他の「色の光」より多く反射するからです。 少し詳しく言うと 光の「色」とは 光の「波長」の違いです。 「白い光」には 波長の長い「赤い光」から 波長が短い「青い光」まで その間の波長(黄色や緑など)を 全て含んだ光です。 これが、中の物体に当たると その物体の「光の反射波長」から 反射しやす波長の光が 跳ね返る事で、その物体が人の目には その「反射光の色」に見える・・・というのが 物の「色」が見える仕組みです。 さて、では「空気」って何色でしょうねぇ? 私たちは「大気」という 厚さ約100kmの空気の層に包まれています。 そして朝が来て「太陽」が大気層を照らすと 当然、周囲の「空気」にも太陽光線は当たります。 私たちは「空気」は透明と思っていますが それは空気の密度が 人間や周囲の物体(つまり個体)より 希薄である為に、1粒1粒の粒子に反射している 「太陽光線の反射光」が弱すぎて 肉眼ではそれを見る事ができないからであり 実際には実は「空気(の粒子)」にも 太陽光線が反射して「色」があるのです。 その「空気(の粒子)」の「色(反射光)」が 「青(系)」が多いのです。 しかし、書いた通り「空気の粒子」は あまりに小さく、しかも密度が薄いので 目の前の「空気(の粒子)」の1つ1つの 「色(反射光)」は人間の視力では認識できません。 でも、地球の大気は厚さが 約100kmもあり 昼間の太陽光線は この分厚い「大気層」に まんべんなく当たっています。 この100kmもある 「大気層」を地上から見上げると そこには100km分の「空気(の粒子)」に 反射した「空気の粒子に反射しやす波長の光(青系)」が 大量に(厚さ100km分)反射している訳です。 私たちが昼間に空を見上げると そこが「青」く見えるのは こうした100km分の空気の粒子に反射した 太陽光線の中の「青系の光(≒空気の色)」が見えている ・・・という事な訳です。 「拡散」と「散乱(乱反射)」の違い お判りになれたでしょうか? この回答はいかがでしたか? リアクションしてみよう 質問者 2023/6/16 23:50 ありがとうございます。確かに、拡散のようにイメージしていました。説明も分かりやすかったです お礼日時: 2023/6/29 12:05 2023/6/17 16:15 レイリー散乱も空の青さに関係しますが、人の三原色を感じる視細胞の感度が大きく関係します。 可視光のスペクトルの感度は、それぞれの波長で異なります。 (CIECIE 1931 色空間といいます。) https://ja.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_%E8%89%B2%E7%A9%BA%E9%96%93#/media/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CIE_1931_XYZ_Color_Matching_Functions.svg 早い話、青と赤に人の色の感度のピークがあって、紫色はぐっと感度が下がるので、本来空が紫色に見えるはずが、青色になります。 哺乳動物は夜行性で2種類の色覚細胞しかもたないほど退化しました。サルに進化して、緑色から突然変異で赤色が見えるようになったけど、赤の感度は青に比べて落ちます。 イヌやネコは、多分夕焼けと青空の区別はほとんどつかないでしょう。 4色の色覚を持ち紫外線まで見える、昆虫、魚、鳥たちには空がまったく違う色に見えることでしょう。 2023/6/17 10:11 太陽は地球の100倍もあるので届く光は地球全域を照らす平行光線です。そのためレイリー散乱で散乱された光は空全体からやって来ます。 波長の短い光ほど散乱されやすいので高空では空が紫色だそうです。地上付近までやって来ると紫は散乱され尽くして見えるのは青や緑の波長になります。青く見えると言いますが空色は青と緑の混合色なんですね。 2023/6/16 21:52 「空で青色が散乱したら、目に青色は届かず」とはなりません 散乱するのは太陽光の強度の何万分の1です。直射日光の青色は1%も減衰していません。太陽光をプリズムで分ければ青が含まれているのがわかります。 直射日光と散乱光を別々に考えてみてはどうでしょうか。 質問者 2023/6/16 23:49 ありがとうございます。確かに、散乱光で減衰はほぼなさそうですね。他の方に言われたみたく、散乱と拡散をイメージ違いしていました 2023/6/16 19:09 間接照明みたいなものだと考えては? 間接照明は電灯からの光が天井や壁を照らし、そこで反射した光が目に届きます。 それと同じように、大気中で青い光が乱反射してそれが目に届いていると。 そもそも空には光源が無いです。もし大気が無ければ、太陽が明るいだけで空は真っ暗になります。 大気の無い月は昼間でも空は黒いです。 地球の空が青く明るいのは空じゅうに青い光が散乱してそれが目に入っているから。赤い光は反射されずに空を素通りして目に入ってこない。(太陽からの光にはもちろん赤い光は入っています) 夕日が赤いというのは空の色の話ではなく太陽そのものの色の話なので別の話になります。 低い位置からの太陽の光は目に入るまでに波長の短い青系の光が散ってしまうので、波長の長い赤系の光だけが地上に届く、だから太陽が赤い。(空は青い) 質問者 2023/6/16 23:56 ありがとうございます。他の方の解説と合わせ、結局、散乱光を見ていて、赤は散乱が少ない。夕方は赤色の散乱光を見ているという事が分かりました 2023/6/16 18:38 詳しくお調べになっているとお察しします。 空が青く見えるのは、レイリー散乱ですが、赤い波長の光は散乱した青く見える光に埋もれて仕舞い、見え難くなったという説明では、如何でしょう。 そして日の出や日の入りに際しては、赤い波長の光(長い波長)が、大気中の塵・埃の間を突き抜けるから、人の視覚には赤く見える……というのは、どうでしょう? 2023/6/16 18:41 因みに、昼間の太陽光線と、日の出・日の入りの太陽光線では、大気を通過する際の大気の厚みは、日の出・日の入りの方が厚いことも、関係しています。 タイムマシン発明したらノーベル賞受賞されるんですか? 高校3年生物理の問題です。解答を教えて欲しいです。よろしくお願い致します。 アインシュタインってほんとに天才だったなら光電効果以外にもノーベル賞取ってるはずだし、誰でも発見できること(相対性理論)でこれだけ世間を騒がせたりしないのでは? 重力の話でよく出てくる空間が曲がるというのはどう言う意味ですか?押し潰したり引き伸ばしたりしてるのではなく曲がるというのは?それと、それがわかってないから分からないのだと思いますが、ブラックホールは観測できないと言いますがなぜブラックホールがわかるのですか?光が曲がったりしてるならその曲がってる先が見えるはずですよね?例えば鏡があって絶妙な角度に曲げられてたら、真っ直ぐを見てても実際には左を見てるなど。それで鏡がそこにあるとわかるのはほかの角度からも観測できるからなわけですが。
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