こんにちは。気象予報士の今井明子です。
空ってどうして青いのでしょうか。空を眺めていれば、これを疑問に思わない人はいないはずです。この空の青さは、太陽光線と、空気を構成する気体の分子が大きな役割を果たしています。

太陽の光のなかでも可視光線は、赤から紫まで、さまざまな色が混ざっています。そして、それぞれの色の波長は違います。赤色の波長が最も長く、紫色が最も短い波長です。

ここで、太陽の可視光線が空気分子にぶつかると、光が散らかります。これを散乱といいます。このとき、波長の短い光線ほど散乱された光が強くなります。だから、波長の長い青色の散乱された光が最も強くなり、私たちの目からは空が青く見えるのです。

…と書くと、「いやいや、青よりも紫のほうが波長が短いんだから、強く散乱されるんじゃないの？　なぜ空は紫色ではないの？」という疑問が浮かんでくるのではないでしょうか。実はそのツッコミはもっともです。理論上は最も波長の短い紫色のほうが強く散乱します。しかし、強く散乱された光は、光が空気中を通過する間に減衰してしまうのです。それで、紫色は目に届かず、次に波長の短い青色が目に届いて青く見えるというわけなのです。

朝焼けや夕焼けが赤いのも同じ原理で説明できます。日の出や日の入りの時刻は太陽の高度が低く、昼間と比べて太陽光線が大気を斜めに通ります。つまり、太陽光線が大気中を通る距離が長くなります。すると、強く散乱された青色も減衰し、それよりも長い緑色の波長の色も減衰して、結局橙色や赤色しか残らなくなるのです。これが、朝焼けや夕焼けの空が赤っぽくなる理由です。

さて、このようなタイプの散乱は「レイリー散乱」と呼ばれ、太陽光線の波長よりも散乱させる粒の大きさが小さいことで起こる散乱です。太陽光線の波長と同程度かやや大きい粒、たとえば空気中の雲粒やチリなどでは、「ミー散乱」と呼ばれる散乱が起こります。ミー散乱ではすべての波長の光を同じように散乱させるため、白い色として見えます。雲は透明な水や氷の粒でできているはずなのに、白く見えるのはミー散乱のせいなのです。また、大気が汚れていると空が白っぽく霞んで見えるのもミー散乱によるものです。

よくお天気のことわざで「夕焼けは晴れ」というものがありますよね。これは特に春や秋は天気が西から東へと変わっていくので、西の空が雲で覆われておらず、夕焼けが見られれば、次の日は晴れやすいことを意味しています。

しかし、もしこの夕焼けが毒々しいほどの赤色の場合は、もしかしたら翌日は晴れではなく雨かもしれません。というのも、台風が接近するなどで大気中の水蒸気量が多いと、赤色の光の散乱が強くなり、空が不気味なほど赤く染まるからです。夕焼けの色と次の日の天気の関係を調べてみると、ちょっと面白い発見があるかもしれません。