空はなぜ青いのに太陽が見えるのでしょう。 なぜ空は青いのでしょうか？ なぜ空は紫ではないのですか？

この記事では、空の青（色合い付き）の簡単な説明を見つけることができます。 結局のところ、この質問は、特に子供たちにとって、実際には非常に興味深いものです。 見た目ほど簡単ではありませんが、この現象の簡単な説明を見つけてみましょう。

人間の目は 3 つの色しか認識できず、一般に信じられているように、多くの色を認識できるわけではありません。 これらは赤、緑、青です。

はじめに: 空はなぜ青いの?

写真フィルムは上記の原理に基づいて正確に構築されています。 フレームには 3 つの面があり、それぞれが自身の光のみを認識し、光線の吸収に応じて色が変化します。 電灯の光がそれを通過し、スクリーン上に画像を作成すると、さまざまな割合で混合されるため、何百万もの色合いが見えます。 テクノロジーは自然をコピーします。 結局のところ、人間の目はこの原理に従って正確に機能します。 そのようなものが含まれています 生物学的要素、自分の色にのみ反応します。

そしてこれらの色が人間の脳内で混合されると、物体が反射する色が観察されます。 たとえば、青と黄色を混ぜると緑が形成されます。 興味深い事実は、私たちにとって黄色は青や緑よりも薄く見えるということです。 これは人間の目の色の欺瞞です。 白黒写真を見ると、黄色がまったく薄くないことがはっきりとわかります。

私たちは表面から反射した色だけを認識します。 たとえば、ヨーロッパ人の肌は白いですが、アフリカ人の肌はほぼ黒いです。 これは、肌の色がすべての色を反射できる人もいれば、吸収するだけの人もいるということだけを意味します。 結局のところ、私たちは反射した光線しか見えません。 もちろん、理想的には、完全に白い肌や完全に黒い肌は存在しません。 でも分かりやすいように書きました。

答え: 空はなぜ青いのですか?

「しかし、空はそれと何の関係があるのでしょうか？ - すでに経験を積んで賢明な読者は、「空は光線を反射できるのだろうか?」と言うだろう。 同意する。 光線は通過しますが、地表から 1,000 キロメートル上空に広がる地球を取り囲む大気は、すべての光線を通過させるわけではありません。 赤と緑を部分的に遮断しますが、青は透過します。 したがって、空を見ると、青、青、悪天候では紫、さらには鉛色に見えます。 人間の目は、さまざまな物体とは異なり、実際には光を反射せず、特定の色に敏感な錐体と杆体で光を吸収するだけです。 そして、光線の青いスペクトルが優勢であるため、私たちはそれを見ることができます。

空が青く見えるのは、空気が長波長の光よりも短波長の光を散乱するためです。

しかし、これは空が赤、深紅、緋色、ピンク色であってはいけないという意味ではありません。 少なくともその一部は。 日の出や日没時に見ると、血の色の暴動に驚かされるでしょう。 しかし、緑や黄色の空は見えません。 なぜこうなった？ 日の出や日の入りの際、太陽は上からではなく非常に小さな角度で大気を貫くため、血まみれの夜明けや真っ赤な夕日が見られます。

明るい紫色の日の出と日の入りは、大気が長い赤い光の波を通過することによって引き起こされます。 (写真はクリック可能です)

太陽光の白さ（つまり、スペクトルのすべての色が含まれている）にもかかわらず、晴れた日の空は青く見えます。 これは、大気中を通過する太陽光が空気分子や塵粒子に遭遇し、その結果、さまざまな長さの光波が放出されるという事実によって発生します。

このプロセスはふるい分けと呼ばれます。 晴れた日には、大気中の小さな粒子が、長い赤い波よりも短い青い波をよく伝えるため、空は青く見えます。 しかし、日の出や日の入り、特に空気が埃っぽい時には、空は赤く見えます。 これは、太陽光が地平線近くの大気中を通過するときに、はるかに長い距離を移動する必要があるためです。 青い光は目に完全に反射されますが、大きな塵の粒子は赤い光を通過させるため、夕方の空の美しい景色が得られます。

赤い光をふるい分ける

太陽が地平線の上にあるとき、その光は大気中を伝わります。 長距離輸送。 ブルーライトは目で反射されます。 赤色光は反射が少なく、空気中の大きな塵粒子によってふるい分けされます。

空の誕生

太陽が天頂にあるとき、その光は大気の比較的薄い層を通過します。 レイリーふるいと呼ばれるプロセスでは、小さな空気分​​子が赤色光よりも青色光をはるかに効率的に分離し、空が青く見えるようにします。

太陽スペクトル

人間が認識できるのは、短波長のガンマ線から長波の電波に至るまでの太陽の光のほんの一部だけです。 人間の目は、380 ～ 770 ナノメートル (nm) の狭い範囲の光波し​​か認識できません。 ナノメートルは 10 億分の 1 メートルです。

プリズム

プリズムは太陽光を赤から紫までの7色に分解し、可視光を作り出します。

スペクトルの主な色である赤から紫まで。 色、 目に見える、光の波長で説明されます。 したがって、赤色は最も長い光を与え、紫は最も短い光を与えます。

日没時には、人は地平線に急速に近づく円盤を観察できます。 同時に、太陽光は厚さを増して透過します。 光の波長が長ければ長いほど、大気層やその中に存在するエアロゾル懸濁液による吸収の影響を受けにくくなります。 この現象を説明するには、次のことを考慮する必要があります。 物理的特性青と赤の色、通常の空の色合い。

太陽が天頂にあるとき、観察者は空が青いと言うことができます。 これは、青と赤の色の光学特性、つまり散乱能力と吸収能力の違いによるものです。 青色は赤色よりも強く吸収されますが、その散逸能力は赤色よりもはるかに高い (4 倍)。 波長と光の強度の比は、「レイリーの青空の法則」と呼ばれる証明された物理法則です。

太陽が高いとき、空と観察者の目を隔てる大気と浮遊物質の層は比較的小さく、青色光の短波長は完全には吸収されず、高い散乱能力により他の色が「かき消されます」。 日中の空が青く見えるのはこのためです。

日没が近づくと、太陽は真の地平線に向かって急速に沈み始め、大気の層が急激に増加します。 一定の時間が経過すると、層が非常に濃くなり、青色がほぼ完全に吸収され、吸収に対する耐性が高いため赤色が前面に出てきます。

したがって、日没時には空と発光体自体が見られます 人間の目にはオレンジから明るい緋色まで、さまざまな色合いの赤。 同じことが日の出時にも同じ理由で観察されることに注意してください。

眩しい青空を眺めたり、真っ赤な夕日を眺めるのもいいですね。 多くの人は自分の周りの世界の美しさを賞賛することを楽しんでいますが、誰もが自分が観察しているものの性質を理解しているわけではありません。 特に、なぜ空は青く、夕日は赤いのかという質問に答えるのは困難です。

太陽は真っ白な光を放ちます。 空は白いはずなのに、真っ青に見えてしまいます。 なぜこうなった？

科学者たちは数世紀にわたり、空の青い色を説明できませんでした。 学校の物理学のコースでは、プリズムを使用すると、白色光はすべてその構成色に分解できます。 彼らのための簡単なフレーズさえあります。「すべてのハンターは、キジがどこに座っているかを知りたいと思っています。」 このフレーズの最初の単語を使用すると、赤、黄、緑、青、藍、紫の色の順序を覚えることができます。

科学者らは、空の青色は、太陽スペクトルの青色成分が最もよく地表に到達し、他の色は大気中に散乱するオゾンや塵によって吸収されることが原因であると示唆しています。 説明は非常に興味深いものでしたが、実験や計算によって確認されたものではありませんでした。

空の青い色を説明する試みは続けられ、1899 年にレイリー卿は最終的にこの疑問に答える理論を提唱しました。 空の青色は空気分子の性質によって引き起こされることが判明しました。 太陽から来る一定量の光線は干渉を受けることなく地表に到達しますが、そのほとんどは空気分子に吸収されます。 光子を吸収することにより、空気分子は帯電（励起）され、自ら光子を放出します。 しかし、これらの光子は異なる波長を持っており、青色を生成する光子がそれらの中で優勢です。 これが空が青く見える理由です。日が晴れていて曇りが少ないほど、空の青い色はより飽和します。

しかし、空が青いのに、なぜ日没時に空が赤くなるのでしょうか? その理由はとても簡単です。 太陽スペクトルの赤色成分は、他の色よりも空気分子による吸収がはるかに悪くなります。 日中、太陽光線は観測者がいる緯度に直接依存する角度で地球の大気に入ります。 赤道ではこの角度は直角に近くなりますが、極に近づくと角度は減少します。 太陽が移動するにつれて、光線が観察者の目に到達する前に通過しなければならない空気の層が増加します。結局のところ、太陽はもはや頭上にはなく、地平線に向かって傾いています。 厚い空気の層は太陽スペクトルのほとんどの光線を吸収しますが、赤色光線はほとんど損失なく観測者に届きます。 夕日が赤く見えるのはこのためです。

2012 年 4 月 26 日、モスクワの上空に奇妙な緑がかった雲が現れました。 説明不能な現象首都の住民に警告を発し、ロシアのインターネットを騒然とさせた。 ある企業で有害物質の大気中への放出を伴う事故が発生したことが示唆された。 化学物質。 幸いなことに、その情報は確認されませんでした。

説明書

主任衛生医 ロシア連邦ゲンナジー・オニシュチェンコ氏は、公式データによると、モスクワ地域と近隣地域の化学工場では事故はなかったと述べた。 一方、モスクワの一部の地域では人々の気分が本当に悪化した。 アレルギー患者や喘息患者は、この異常な現象の理由を理解していました。

長い冬が終わった4月初旬に急激な温暖化が起こり、積雪が急速に溶け、木々の葉が早くに落ち、カバノキ、ハンノキ、カバノキなどの数種類の木が同時に開花しました。

「お父さん、お母さん、空はどうして青いの？」 – 親や上の世代は、小さな子供から同じような質問をされて、何度当惑したことでしょう。

持っている人のようです 高等教育彼らはほとんどすべてのことを知っていますが、そのような興味はしばしば子供たちを困惑させます。 おそらく物理学者は、赤ちゃんを満足させる説明を簡単に見つけるでしょう。

しかし、「平均的な」親は子どもに何と答えるべきかわかりません。 どちらの説明が子供に適しており、どちらが大人に適しているかを判断する必要があります。

空の青さを理解するには、学校の物理の授業を思い出す必要があります。 色は、地球を取り囲むガスの中での散乱能力が (波長により) 異なります。 このように赤色は能力が低いため、航空機の機外照明などに使われています。

したがって、空気中に拡散する能力が向上した色は、空中や地上の敵からあらゆる物体をカモフラージュするために積極的に使用されます。 通常、これらはスペクトルの青と紫の部分です。

夕日を例にして散乱を見てみましょう。 赤色は散乱力が低いため、太陽の出発には深紅、緋色の閃光などの赤色が伴います。 これは何と関係があるのでしょうか？ 順番に見ていきましょう。

さらに話し合いましょう。 スペクトルの青と青の「区画」は、緑と紫の色の間に位置します。 これらの色合いはすべて、高い散乱能力を特徴としています。 そして、特定の環境における特定の色合いの散乱が最大になると、この色に着色されます。

ここで、次の事実を説明する必要があります。もし紫の色相が空気中に散在する方が良いのであれば、なぜ空は青く、例えば紫ではないのでしょうか。 この現象は、同じ明るさの人間の視覚器官が、紫や緑よりも青の色合いを「好む」という事実によって説明されます。

空を描くのは誰ですか?

熱心に親を見つめ、理解しやすく明確な答えを期待する子供にどう答えるか。 親が質問を避けると、子どもは気分を害したり、母親や父親の「全能性」を否定したりする可能性があります。 どのような説明が考えられますか?

答え No. 1. 鏡の中のように

2、3 歳の子供にスペクトル、波長、その他の物理的な知識を伝えるのは非常に困難です。 しかし、それを無視する必要はなく、小さな子供が本来持っている自然な好奇心を満足させるために、できるだけ簡単に説明する方が良いでしょう。

私たちの地球上にはたくさんの水域があります。川、湖、海があります（私たちは子供に地図を見せます）。 外が晴れていると、水面が鏡のように空に映ります。 空が湖の水のように青いのはそのためです。 鏡の中の青い物体を子供に見せることができます。

幼い子供にとっては、このような説明で十分であると考えられます。

答え No. 2. ふるいの中の飛沫

年長の子供には、より現実的な説明を与えることができます。 太陽光線には赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の 7 つの色合いがあると伝えてください。 このとき、虹の絵を見せてください。

すべての光線は、あたかも魔法のふるいを通過したかのように、高密度の空気層を通って地球に到達します。 各光線はその構成部分に飛び散り始めますが、青色は最も持続性があるため残ります。

答え No. 3. 空はセロハンです

私たちの近くの空気は薄いビニール袋のように透明に見えますが、実際の色は青色です。 これは特に天を見ると顕著です。 子供に頭を上げてもらい、空気層は非常に密度が高いため青みがかった色になることを説明します。

より効果的にするには、ビニール袋を数回折り、色や透明度がどのように変化するかをお子様に見てもらいます。

回答 No. 4. 空気は小さな粒子です

子供のための 就学前年齢次の説明が適切です。気団は、さまざまな移動粒子 (ガス、塵、破片、水蒸気) の「混合物」です。 それらは非常に小さいので、特別な装置である顕微鏡を持っている人でも見ることができます。

太陽光線には 7 つの色合いがあります。 気団を通過すると、ビームは小さな粒子と衝突し、その結果、すべての色が崩壊します。 青い色合いが最も持続するため、これが空で見分けられるものです。

回答 No. 5. 短光線

太陽はその光で私たちを暖めますが、私たちにはその光は子供の絵のように黄色に見えます。 しかし、それぞれの光線は実際には明るい虹に似ています。 しかし、私たちの周りの空気には目に見えない多くの粒子が含まれています。

天体が地球に光線を送信しても、そのすべてが目的地に到達するわけではありません。 一部の光線（青色）は非常に短く、地球に当たる時間がないため、空気中に溶けて軽くなります。 天国も同じ空気ですが、非常に高いところにあるだけです。

だからこそ、子供が頭をあげると、太陽の光が上空に溶けているのが見えるのです。 空が青くなるのはこのためです。

子どもたちにとって、手早く説明を受けることは非常に重要ですが、簡単でわかりやすい答えを覚えたり思いついたりできるとは限りません。 もちろん、会話を避けることが最善ではありません 最良の選択肢ただし、準備はしておいたほうがよいでしょう。

お子さんに、「話すことになるが、それはもう少し後でする」と説明してください。 正確な時間を指定してください。そうしないと、赤ちゃんはあなたが彼をだましていると思うでしょう。 次のことができます。

1. 専門家が地球の出現の歴史を非常に魅力的に説明するプラネタリウムを思い出してください。 星空。 あなたのお子様はきっとこの魅力的な物語を気に入るはずです。 たとえガイドが青い空がどこから来たのか説明しなかったとしても、彼はたくさんの新しくて珍しいことを学ぶでしょう。
2. プラネタリウムに行くことができない場合、または質問が解決しない場合は、インターネットなどの情報源で検索する時間があります。 年齢とレベルに応じて説明を選ぶだけ 知的発達子供たち。 そして、あなたの成長を助けてくれるのは子供なので、子供に感謝することを忘れないでください。

なぜ空は青いのでしょうか？ 同様の質問は、自分の周りの世界を知り始めている多くの小さな子供たちを心配させます。 親自身が、頭上の青色がどこから来たのかを知っていれば良いのです。 私たちの回答オプションはこれに役立ちます。

自分のバージョンを話す前に、子供に考えて自分のアイデアを思いつくよう促してください。

晴れた日には、私たちの上の空は真っ青です。 夕方、日没時には、空はさまざまな色合いで深い赤色になり、目を楽しませます。 では、なぜ日中の空は青いのでしょうか？ 夕日はなぜ赤くなるのでしょうか？ 澄んだ空気は、一日のさまざまな時間帯にどのようにして青や赤の色合いにきらめくのでしょうか?

ここでは 2 つの答えを紹介します。1 つ目は一般読者向けに簡略化したもので、2 つ目はより科学的で正確です。 好きなものを自分で選んでください。

1. 空はなぜ緑ではなく青なのですか? ダミーのための答え

太陽やランプからの光は白く見えますが、実際の白は、赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の既存の 7 色すべてが混ざり合ったものです (図 1)。 空（大気）は空気で満たされています。 空気は小さな気体分子と塵などの小さな固体物質の混合物です。 太陽光が空気を通過すると、空気の粒子と衝突します。 光線が気体分子に当たると、別の方向に「跳ね返る」（散乱する）ことがあります。

赤やオレンジなど、白色光の構成色の一部は、散乱することなく太陽から直接私たちの目に届きます。 しかし、ほとんどの光線は 青色空気粒子をあらゆる方向に「跳ね返し」ます。 したがって、空全体が文字通り青い光線で満たされます。 見上げると、この青い光の一部が目に届き、頭全体に青い光が見えます。 ここで、実際には、 なぜ空は青いのか！

当然のことながら、すべては最大限に単純化されていますが、以下の段落では、私たちの愛する空の性質と、空の色が緑ではなく青である理由をより根本的に説明しています。

2. 空はなぜ青いのですか? 上級者の答え

光と色の性質を詳しく見てみましょう。 誰もが知っているように、色は私たちの目と脳が認識および検出できる光の特性です。 太陽からの光は、 たくさんの虹の7色すべてからなる白い光線。 光には分散という性質があります（図1）。 すべてのものは太陽によって照らされていますが、一部の物体は 1 色の光線のみを反射します (たとえば、青)。また、他の物体は黄色の光線のみを反射します。 これが人が色を決定する方法です。 したがって、太陽は白い光線で地球を照らしますが、それは大気（厚い空気の層）に包まれており、この白い（すべての色で構成される）光線が大気を通過するときに散乱するのは空気です。白い太陽光線の7色の光線すべてが（広がります）、より強いのは青青色の光線です（言い換えれば、大気は文字通り青く輝き始めます）。 他の色は太陽から直接私たちの目に届きます (図 2)。

なぜ青が大気中に最も多く散在する色なのでしょうか? これ 自然現象、そしてそれはレイリーの物理法則によって説明されます。 もっと簡単に説明すると、1871年にレイリーが導いた公式があります。これは、光（光線）の散乱がその光線の色（つまり、波長などの光線の性質）にどのように依存するかを決定します。 そして、たまたま、スカイブルーの波長が最も短く、それに応じて散乱も最も大きくなります。

日の出と日の入りの空はなぜ赤いのですか? 日没または日の出のとき、太陽は地平線の上に低くなり、太陽光線が斜めに降り注ぎます。

地球へ。 当然のことながら、ビームの長さは何倍にも増加するため（図3）、そのため、これほど遠距離では、スペクトルの短波長（青青）部分のほぼ全体が大気中で散乱し、到達しません。地球の表面。 私たちにしか届かない 長波、黄赤。 これはまさに、日の出と日の入り時に空が受ける色です。 だから、空は青と青に加えて、黄色と赤もあるのです！

さて、上記のすべてを完全に理解するために、雰囲気がどのようなものであるかについて少しお話します。

大気（大気）とは何ですか？

大気は、地球を取り囲むガス分子と他の物質の混合物です。 雰囲気は主に窒素 (78%) と酸素 (21%) のガスで構成されています。 ガスと水 (蒸気、液滴、氷の結晶の形) は、大気の最も一般的な構成要素です。 少量の他のガスや、塵、すす、灰、海洋の塩などの小さな粒子状物質も多く含まれています。 大気の構成は地理的位置、天候などによって変化します。 暴風雨の後や海の近くでは、空気中に水が多く存在する可能性がある場所もあれば、火山が大量の塵粒子を大気中に吐き出す場所もあります。

大気は地球に近い下部でより密度が高くなります。 高さとともに徐々に薄くなっていきます。 大気と空間の間には鋭い切れ目はありません。 これが、空に青や濃い青のきらめきが見える理由です。空の大気はどこでも異なり、異なる構造と特性を持っているからです。