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日中の空が青い理由

太陽から放射されて地球に届く可視光(人間の眼で見える光)は白色ですが、 赤色から紫色まで含んでいて、これらの色が混ざって白に見えます。
詳しく調べるには分光器と言う機械を使うのですが、 簡単にはプリズム(三角柱のガラス)に光を通してみると虹のように赤から紫まで に分かれて、太陽光がいろいろな色をした光が混ざったものだと判ります。

光はテレビやラジオ、携帯電話などで利用している電波の仲間で、 電界と磁界 が交互に繰り返して伝わる波です。

波の或る点(たとえば一番高い点)と次に一番高い点になるまでに伝わる距離 を波長、伝わる時間を周期、周期が1秒間に何回あるかを周波数と呼びます。

そして、周波数が高い(波長は短い)ほどエネルギーを持っていて、また障害物の影響を受けて散乱すると言う性質を持っています。
光も波ですから、波長・周期・周波数があり、波長は赤>青>紫という順に長くなっています。
エネルギーは逆に、紫>青>赤という順に大きく、散乱しやすさも、紫>青>赤の順です。


ここまでを頭に入れて空の色の話になります。
先ず、日中、太陽が高いところに見えるときには、 大気層(地上から上空の空気がある地点まで)の距離が短いので、エネルギーをたくさん持っている青の光が、空気中の酸素や窒素、水滴などの微粒子に当たって散乱して空が青く見えます。
高い山では空気が薄くなるので太陽光が当たって散乱するものが少なくなるので、より散乱しやすい紫色の光が散乱して、空は青よりも紫がかって見えます。
朝や夕は、太陽光が大気層に斜めに入るために、太陽光が大気層を通過する距離が長くなり、青や紫の光は散乱しすぎて地表まで届きません。
その代わり、散乱し難い赤い光が地表に到達して空が赤く見えます。


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