空は何故青いの？

空は　なぜ青いの？

◆【わかりやすい解答】

　地球の周りの空気の厚さが、青い光を跳ね返して、地面に向けてもう一度跳ね
返されやすくなっているからなんだよ。

　どういう事かと言うと、まず、
　昼間は何で明るいんだろう？　そう太陽の光があるからだね。太陽の光って不
思議なんだけどいろんな色が混ざっているんだよ。
　虹って何色かわかる？　そう７色だよね。目に見える色は７つ。太陽の光は
この７色全部が混ざっていて、光は全部が混ざると透明な色になるんだ。
７色は、順番に「赤、燈、黄、緑、青、藍、紫」という色だよ。

　太陽からやってくる光は、何も無い宇宙は良いのだけれど、地球に届くときに
地球の周りには空気があるから、光は空気にぶつかって跳ね返ったりするんだ。
（空気の説明はこちら　を参照ください）
（光の説明はこちら　を参照ください）

　物が何色に見えるか？っていうのは、本当は、その物がどんな色を跳ね返して
いるか？って事なんだよ。青色に見えるものは青い色を、赤色に見えるものは赤
い色の光を跳ね返してるんだ。

　どういう色が空気（空気やチリや水蒸気）に跳ね返りやすいかというと、
さっき説明した虹の色の順番の反対で、「むらさき」が一番跳ね返りやすい
んだ。紫は最初に空気にいっぱい跳ね返されてしまうんだ（全部じゃないよ）。

　紫の次に跳ね返りやすいのは青だね。最初に空気にぶつかっても
跳ね返されなくて通り過ぎた光の中では、
青が一番空気（空気やチリや水蒸気）の＊中＊で何度も跳ね返ってるんだよ。

　太陽から来た青色が、空気の中で跳ね返って、宇宙のほうに向かって、それが
又、空気の中で跳ね返って地面にやってくるんだ。

　だから地面のほうに跳ね返している光の中では、一番青い光が多いんだ。
そんな青い光をいっぱい跳ね返してくる空の空気（空気やチリや水蒸気）を
見ているから、空は青に見えるんだよ。

　多くの赤や黄色の光は、跳ね返りにくいから、そのまま地面まで
くる事が多いんだ。

　空気が何色を最初に跳ね返して、空気の中では何色を跳ね返しやすいか？
っていうのは、空気の厚さにもよるんだよ。赤い空って見たことない？
　そう夕焼け。

　（地球と、地球の周りの大気の層、太陽の光の矢印の絵を描きながら説明する
と非常にわかります）夕焼けは、太陽が横のほうからくるから、
いっぱいの空気の中を通ってくるよね。
　そうすると、跳ね返りやすい紫や青の光は、何度も跳ね返るうちに、
宇宙のほうに飛んでいってしまう物が多くなるんだ。逆に、赤や橙は
本当は跳ね返りにくいんだけど、ずっと空気の中を進んでくると、何回か
跳ね返る事になるんだよ。

　夕方は、ちょうど赤とか橙が空気に跳ね返って地面に届くのが多いんだよ。
さっき描いた絵を見るとわかるけど、朝も夕方と同じように、光が空気を
いっぱい通ってくるよね。
　あまり見たこと無いかもしれないけど、これを朝焼けっていって、
夕焼けと同じように空が赤い色になるんだよ。

　もし空気がなかったら、きっと空は宇宙の色がそのまま見えるだろうね。
夜の空のように、昼間でも星が見えるかもね。

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【解説】
　４歳の下の子供に聞かれました。正直理解させるのは大変でした。目に見える
物の色ってそもそも何なのか？っていうのと、太陽光には７色の可視光が含まれ
る事。そして、光の屈折、反射。結構盛り沢山です。

物理学的に言うと、これを、「レイリー散乱」と言います。
上の回答例では、「空気、チリ、水蒸気」を全て同等に扱いましたが、
空が青いのは、主に空気の分子による光の散乱です。
空気の分子のように、光の波長よりも長さが短い粒子による光の散乱を「レイリー散乱」と言います。

一方、夕焼けは、この「レイリー散乱」に加えて、「ミー散乱」という物も関係しています。
これは、空気中のチリや水蒸気などのように、光の波長とほぼ同じ大きさの物質による光の散乱です。

　盛り沢山故、これ以上解説が入ると、少しくどくなりそうなので、メルマガで
は書きませんでした。
お子様に理解してもらうには、もう少し肉付けが必要かもしれません。

　虹のお話は、また別の機会にメルマガで配信する予定です。

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