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レイリー散乱

テーマ：天気の話！(1680)

カテゴリ：お天気の話

変なタイトルですみません。昨日「どういう現象で朝でも夕方でも同じように綺麗なオレンジ色に染まるのでしょうか・・・」とコメントをいただいたので、ちょっと調子に乗って空の色の話です。

参考資料にしました:「気象学の知識」

PIC_0015 posted by (C)たがめ48

ただただ青い、モルディブの空です。

地球の大気の中には、窒素、酸素などをはじめとして、たくさんの気体分子が存在しています。それ以外に、エーロゾルが浮遊しています。

このエーロゾルというのは、大気中に分散して浮遊する、固体や液体の微粒子のことで、自然や人間活動によって空気中に放出されます。火山の噴火で放出された火山灰、海水のしぶきが蒸発してできた海塩粒子、車や工場など人間活動によって放出された汚染粒子などなど、いろいろなものがあります。

本題に戻りますが、大気中の気体分子やエーロゾルに電磁波がぶつかると、分子を中心とした二次的な電磁波が発生して周囲に広がります。これを散乱といいます。

散乱の様子は、電磁波の波長とそれを散乱させる粒子の半径の相対的な大きさによって違ってきますが、レイリー散乱、ミー散乱などがあります。大気中のエーロゾルによる散乱は、ミー散乱です。入射してくる電磁波の波長が、それを散乱させる粒子の半径よりも約10倍以上大きい場合の散乱をレイリー散乱といいます。晴れた空が青く見えたり、朝焼けや夕焼けが赤く見えるのは、レイリー散乱によるものです。と、ここまでがタイトルの説明。

わかりやすく説明したつもりなんですけど、しつこくてゴメンネ。つまり、空の色は、直接の太陽光の色ではなく、散乱された光の色なのです。レイリー散乱では、散乱した電磁波の強度は、その波長の4乗に比例します。日中、晴れた空が青く見えるのは、空気分子によるレイリー散乱で、波長の短い青色光の散乱が強いからです。

DSCF2002 posted by (C)たがめ48

こちらの写真はモルディブじゃなくて、夏休みに出かけた花火の前に撮った、タイトル「夕日と一反もめん」・・・に見える?

で、やっと夕日の色。日の出や日没の時の太陽や、朝焼け、夕焼けは、赤やだいだい色に見えます。これは、太陽光線が、地球の大気を斜めに通過してきたためです。私たちの目に届くまでに、青や紫色だけでなく、緑や黄色も散乱され、波長が長い赤色や橙色の光だけが見えているのです。

ちなみに、人工衛星から見た宇宙空間は、太陽が出ている時間でも真っ暗ですが、これは空気分子が希薄で、散乱が起らないためです。また、虹は、半径が可視光線の波長よりずっと大きい、雨粒による幾何光学的な屈折や反射と考えられます。これらについては、またの機会に。

さんざん並べてから気づく、説明、最後の部分だけでよかったかもしれないまあ、でも、私の写真から、少しでも空に興味を持っていただけたら、ﾅﾝﾁｬｯﾃ気象予報士としては、大変光栄なことであります

次はモルディブの続きだよ～