【物理小問】空はなぜ青いのか

こんにちは！Science Tutorialてす。

今日の問題は

「空はなぜ青いのか？」

です。高校生レベルの問題ですので、

これを皆さんなりに説明してみてください。

↓↓↓









ヒント:宇宙は暗いので青ではありません。太陽の光もそのまま青というわけでもありません。








答えは↓↓↓↓









まずはかんたんな答えから。
答え「空気が太陽からの光を散乱させるから。」

です。
これだけなら知ってる人も多いかと思われますので、もう少し掘り下げましょう。


さて、散乱されたらなぜ青いのかという問題が残ってますね。そこをまずは解説していきましょう。
まず、光は波としての性質を持ちます。波には波長と言うものがあります。
この波長の長さによって我々人間は色を識別しているのです。人間が見ることのできる光の波長の長さはおおよそ400nm〜800nmです。
そして青い光とというのはだいたい400nm付近で、とても短いのです。そして、波長の短い光の方が、長い光と比べて速度が微妙に遅くなります。遅い光のほうが屈折率が高いので、散乱されやすくなります。つまり、この散乱された青い光が我々人間の目によくみえるわけです。だから、空は青いのです。

ちなみに、この種類の散乱は「レイリー散乱」といい、光の波長より小さな粒子にぶつかって起こる散乱です。

ついでに、「ではなぜ夕焼けのときは赤いのか？」という疑問についても考えましょう。

夕焼けのとき、すなわち日没時は太陽からの光が横から差し込むので、通過する空気の層が長くなります。ということは、昼間よりも光が散乱されるのです。ですから青い光が散乱されきって、波長が長く散乱されにくい赤い光のみが我々の目に届くんですね。

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