夕焼けと朝焼けの違い

朝焼けや夕焼けは日の出や日の入りの時に空がオレンジ色に染まる現象を言います。昼間は空は青く見えますが、太陽の位置により空の色が変わってしまっています。太陽が真上にある時は空は青く、太陽が傾くと黄色から赤色に変わります。朝焼けも夕焼けも空が赤くなりますが、これらに違いはあるのでしょうか?実は微妙な違いがあるのです。

虹を見るとわかるように、太陽光には様々な色を持った光が混ざっています。色は光の波長によって変わり、波長が短いと青い光になり長いと赤い光になります。この光は空気中の分子により散乱され、この散乱をレイリー散乱と言います。さらにこのレイリー散乱には特徴があり、波長の短い光ほど強く散乱されますので青色の光を良く散乱します。

太陽の光が大気中に指し込むとまずは青色の光が散乱され、上空でいろんな方向に飛び散ります。昼時のように太陽が真上にある場合には、太陽の光が大気中を進む距離が短いために空は青く見えます。

レイリー散乱による光の散乱は青→緑→黄色→オレンジ→赤に従って発生しにくくなりますので、太陽光の中の青い光が最初に散乱されます。夕方になり太陽が斜めに差し込むと青い光が途中で散乱や吸収されて少なくなっているために残っている黄色やオレンジの光の散乱が起こるようになります。これが朝焼けや夕焼けで空がオレンジ色になる理由です。

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散乱されやすい青があまり無いので黄色やオレンジの光の散乱が目立っているということです。つまり、太陽が西か東かの違いでここまでは朝焼けも夕焼けも同じです。しかし、朝焼けと夕焼けは微妙に違います。何が違うかと言いますと透明感です。



朝も夕方も同じレイリー散乱でオレンジっぽく見えますが、朝焼けと夕焼けの違いをもたらすもう一つの散乱があります。それをミー散乱と言います。ミー散乱は雲や霧が白く見えたりする場合に起こっている散乱で、比較的大きな粒子により起こります。昼間は地表は太陽光で熱せられて上昇気流が起こるので、ほこりやチリが巻き上げられます。このほこりやチリがミー散乱を起こして、夕暮れにはもやがかかっているように見えるのです。秋は比較的空気が澄んでいるので夕焼けはひと際鮮やかに見えます。

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一方の朝焼けは、上空のほこりやチリが夜のうちに地面に落ちているので、透明感のある透き通る光で、夕焼けよりも光が強くまぶしいです。夕焼けでも雨上がりで空気中のちりが無くなった場合は透明感が強くなる時もありますが。

朝焼けと夕焼けには微妙な違いがあり、これを引き起こしているのは上空にある微粒子の密度と光の散乱です。大気中の光の散乱には大きく三種類あり、空気の分子により引き起こされるレイリー散乱と、雲やほこり、チリなど小さな粒子によるミー散乱と、虹を作り出す光学的な散乱の三種類です。空の青さと雲の白さと虹のカラフルさはそれぞれ別の光の散乱現象により引き起こされています。

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ちなみに海の青さはレイリー散乱によるものではなく、水分子が赤い光を吸収するためです。色の見え方にもいろいろな物理現象が関係していますね。

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