スカイブルーなのはなぜですかはよくある質問の1つです。この質問に対する簡単な答えは、地球の大気と日光のためです。地球に大気がなければ、空は夜と同じように日中は真っ暗になります。
空は今日は青、夜は黒です。昼と夜を区別するのは、私たちが太陽とは反対の方向を向いている地球の一部にいるため、夜にはない太陽光です。これはすでに私たちが話していることの最初のヒントを与えてくれます-日光は空の色に影響を与えます。
日光と色
太陽は白く、太陽の光線も同様です。太陽の光線は、私たちから太陽まで（約）1億5000万キロメートルも移動する必要があります。白は実際には色ではないため、太陽が白であると言うのは少し誤解を招く可能性があります。つまり、1つの色だけではありません。それは多くの色で構成されています（より専門的には、次のように言うことができます：白は多色色であり、連続した色の範囲で構成されています）。これが実際の意味です。
プリズムのような装置を使用して、白い光線をカラフルな色の美しいスペクトルに分離することができます。これは、白っぽい日光が雨滴を通して色とりどりのスペクトルに分解する長期的な現象です。
光を波として見ることもできますが、なぜ空が青いのかを理解するためには、そうしなければなりません。したがって、一般的に言えば、光は特定の長さ（または周波数）の波（より正式には電磁放射）です。
可視光の波（私たちの目が検出して脳を画像に変えることができるもの）の波長は約400〜700ナノメートルであり、この文脈では、色は特定の波長にすぎません。たとえば、赤色の光の波長は約625〜740ナノメートル、緑色の光の波長は500〜565ナノメートル、青色の波長は380〜440ナノメートル、紫色の波長は380〜440ナノメートルです。
ここで回答している質問に関しては、次の点に注意することが重要です。
- 青と紫の光は、他の可視色の光の中で最も波長が短くなります。
- 太陽は、地球の大気圏に到達するまで、私たちの目に向かう途中で空の空間を通過します。そして、それを通り抜けると、面白いことが起こり、空が青くなります。
地球の大気
一般的に地球の大気は何ですか？これは、さまざまなガスで構成された地球のマントルです（そして、地球の重力がそれらをそれ自体に「つなぐ」のに十分強いために存在します）。私たちは皆、これらのガスの1つが酸素であり、人々が生きる必要があることを知っています。
しかし、そのほとんどが窒素に行くことを知って多くの人が驚いています。大気中の酸素の割合は約21％、窒素は78％にもなります。太陽光と大気中の窒素および酸素分子との相互作用により、私たちの空は青くなります。
大気中の太陽光線の散乱
太陽光線が大気圏に入り、妨げられずに空域を通過すると、太陽光線は窒素と酸素の分子と「衝突」し始めます。私たちが散乱またはレイリー散乱と呼ぶ現象があります（1871年にこの現象を説明したレイリー卿によると）。このような散乱は、光が散乱する粒子サイズがその光の波長よりも小さい場合に発生します（これは、可視太陽光の波長よりもはるかに小さい大気中の窒素および酸素分子にも当てはまります）。
レイリー散乱について重要なことは、それが光の波長または色に依存することです。短波長の光が最も多く散乱し、長波長の光が最も少なく散乱します（偶然に波長の4乗になる場合）。たとえば、一般的な青色光は、赤色光よりも約5倍効率的に散乱します。
太陽の光線が大気を通過するとき、紫色の光線が最も散乱し、次に青色の光線が散乱します。これは、紫と青の色が白い日光から「逃げて」再配置される、つまり、空全体に分散し、最終的に目に到達して、空のカラーイメージを作成すると考えることができます。しかし、紫が青よりも拡散している場合、なぜ空は紫ではなく青みがかっているのでしょうか。
これには2つの理由があります。まず第一に、太陽スペクトルの紫色は青色よりも少ないことに注意してください。第二に、人間の目は紫よりも青に敏感です。これが、空が私たちに青く見えてしまう理由です。そして、大気がなければ、それは黒くなります。なぜなら、空全体に太陽光を散乱させる分子がないからです。
日の出と日の入りで空が赤いのはなぜですか？
日の出と日の入りでは、太陽が私たちの目に届くように、太陽が空に高くなっているときよりも、太陽光が大気中をより長い距離を移動する必要があります。この場合、紫と青の放射線はランダムな方向に数回散乱され、最終的には私たちの目には届きません。そして、大気のその層にたくさんのほこりの粒子とスモッグがある場合、それらに散乱することはさらに赤くなり、美しい夕日を作り出すことに貢献します。
