空はなぜ青いのか?雲が白いのはなぜ?

地球の空の青はなぜこんなに綺麗なのか


空がなぜ青いのか疑問に思った事やずっと眺めていたということはないでしょうか?
空が青いのは海が反射しているとか海が青いのは空の青を反射していると思っていませんか?
実は全然違います。。
空が青いのは レイリー散乱
雲が白いのは ミー散乱

レイリー散乱

光の波長よりも小さいサイズの粒子による光の散乱。

典型的な現象は気体中の散乱であり、太陽光が大気で散乱されて、空が青くみえるのはこのレイリー散乱によるものです。

地球の大気成分が、青と緑の波長を散乱、その混合色である「水色」になるのが空の色

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光には青い光や赤い光があり、一般的な光はいくつもの光が組み合わさっているもので、それぞれの光はそれぞれの波長を持っています。

地球の大気成分は青い光を散乱させます。波長が短いほど「散乱」は強くなるため、青い光が赤い光よりずっと強く散乱され空が青く見えるのです


夕焼けや火星

では、夕焼けはなぜ赤いのでしょうか。

これは昼と違い、太陽の光が突き抜ける大気層の距離と道筋に関係があります。

通過する大気層の距離が長くなるので青い光は散乱れきってしまい、逆に散乱されにくい赤やオレンジの色が協調されて人間の目には届くからです

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地球の大気は青い光(青や緑)に作用しますが、火星の大気は赤の波長に作用するので、空は赤っぽく見えます。

そして同じ原理で、火星の夕焼けは、赤が散乱しきってしまい、逆に散乱されにくい青や緑が人間の目に届くため、青い夕焼けとなります。

ミー散乱

これも空の青の反射ではなく、光の散乱によるもの。

水の分子(H2O)に、赤い波長をさえぎる効果と、青い波長を散乱させる効果があるから、空と同じように青っぽく見えるのです。

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これは代表的なのは”雲の白”

波長より小さい物質中での散乱がレイリー散乱で、波長より長い物質中ではミー散乱です。

散乱体のサイズが光の波長に比べてはるかに小さい場合、すなわち大気中の個々の分子による散乱の場合、レイリー散乱と呼びます。(上記の通り)波長は短いほど散乱が強くなり、空が青く見える理由。

これに対して、ミー散乱は、雲を形成している水滴が光の波長より大きい。散乱強度は弱く(相殺される)、すべての波長が等しく散乱されるので雲は白く見えます。