光の散乱

昼間の空は青く見え、朝や夕方の空は赤く見えます。同じ太陽の光の下で異なる色に見えるのは、大気の中を通り抜けてくる光の届き方が異なることで説明できます。

光の散乱

3級

大気の中には、ちりや水滴といった細かい粒子が漂っています。光はこうした細かい粒子に当たると、さまざまな方向へ散らばってしまいます。この現象を光の散乱といいます。

散乱の起こりやすさは、光の波長と粒子の大きさの関係で決まります。
粒子が光の波長よりも十分に小さいとき、短波長の光ほど散乱されやすく、長波長の光は散乱されにくくなります。可視光でいえば、散乱されやすいのは青色の光、散乱されにくいのは赤色の光です。

散乱された光は本来進むはずの方向から逸れていくため、散乱されやすい光ほど、遠くへ進む間に失われていきます。そのため、青い光と赤い光を比べると、赤色の光のほうが遠くまで進んでいくことができます。

空の色と散乱

3級

太陽の光が私たちの眼に届くまでに大気を通り抜ける距離は、太陽の高さによって大きく変わります。この距離の違いが、そのまま空の色の違いとして現れます。

太陽が高く上がっている昼間は、光が大気を通り抜けてくる距離が短くなります。散乱されやすい短波長の青色の光は、この短い距離の間でもあちこちで散乱されて方向を変えるため、太陽のない方向からも目に届きます。昼間の空全体が青く見えるのはこのためです。

一方、朝と夕方は太陽が低い位置にあり、光は大気の中を斜めに、長い距離を通り抜けていきます。この長い距離を進む間に青色の光は散乱しきってしまい、眼に届く頃にはあまり散乱されなかった赤色の光が残ります。その結果、朝焼けや夕焼けは赤く見えるのです。