空はどうして青いのか

　

空が青いのは、「レイリー散乱」という散乱で、主に青い光が散乱（四方八方に飛び散らされること）され、大気の上空で、青い光が、空から下に向け（無論上に向けても）色々な方向に放射されるので、空のどこからも、青い光が地上に訪れるからです。

その他の色の光は、太陽からしか来ないので、空の至るところから、地上にいる人の目に入ってくる散乱された青い光によって、空が青く見えるのです。レイリー散乱や、空が青いことの、もっと詳しい説明は少し難しいですが、以下の質問の回答を見てください。

夕焼けが赤いのは、夕方（や夜明け）は、太陽が低い高度にあるので、太陽からの光は、地球の空気の厚い層を通ることになります。すると、レイリー散乱によって、普段よりたくさん青い光が散乱され、青い光が普通よりずっと少なくなるので、目に見える光が、青のない、赤い光になるのです。

また、空気の層を厚く潜って来るので、空気中の塵による散乱も起こり、余計に赤色の光だけが残り、あんな真っ赤な色になるのです。

空が青いのと、夕焼けが赤いのは同じ原理だとも言えます。

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空が青い理由は、以下の質問に回答があります。

＞No.187774 質問：光の散乱について
＞http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=187774

＞No.229129 質問：季節によって青空の青色は変化する？
＞http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=229129

夕焼けの赤い理由。ついでに海が青い理由も説明があります：

＞No.113135 質問：海が青い理由と夕焼け
＞http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=113135
　

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=229129,http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=113135

　

「散乱」であって「拡散」ではないのです。拡散という言葉を使った人は、正確に意味が分かっておられなかったのでしょう。

「散乱」とはどういうことか、もう少し詳しく分かり易く説明します。

太陽から光が訪れると、地球の上空には空気がありますから、空気の分子と光が「衝突」するのです。しかし、赤やオレンジや黄色の光は、この衝突の影響をほとんど受けず、そのまま空気の層を素通りして、地上に、まっすぐに届くのです。

だから地上から見ると、赤や黄色やオレンジの光は、太陽からしか来ないのです。

ところが、青い光は、空気の分子に衝突すると、大きく影響を受けます。素通りできないで散乱されるのです。散乱されるというのは、素通りせず、空気の分子との衝突で、反射してしまうのです。この反射の仕方が、「《乱》れた方向へ飛び《散》って行く」ような感じなので、これを、「散乱」というのです。

青の光は、太陽から来て、空気分子に衝突するのですが、そこで、乱反射（散乱）され、四方八方に飛び散るのです。宇宙空間にも飛び出しますし、地上の至るところ目指して飛び込みます。

これを地上から見ると、例えば、どこか空のある方向を見ると、その見ている先には、空気の分子があり、その空気分子で散乱された青い光が見えるのです。空のどの方向を見ても、空気分子が必ずあるので、そこから、散乱された青い光が目に入るので、そこは青く見えるのです。

結果的に、空のどこを見ても、空気の分子があるので、それによって散乱された青い光が常に見えることになるのです。これが空が青く見える理由なのです。

日蝕の時は、皆既日食の時、太陽からの光が地球の上空の空気にも当たらなくなるので、レイリー散乱も起こりようがなく、空は、青ではなく、透明になり、夜と同様、宇宙空間が見え、星などが見えてくるのです。

もし、月が、地球の空気の内側にあると、皆既日食の時でも、空は青いはずです。しかし、月は、地球の空気のあるところよりずっと高い、離れたところにあるので、青い光の散乱は起こらないのです。

また、青い光は拡散されやすいなどということはありません。青い光は、「空気分子」との衝突で散乱されるので、「真空中」だと、散乱は起こりませんし、拡散も起こりません。

太陽の光のなかの青い光が、地球の空気の層を、ランプの傘のように、青く照らしているので、空が青くなっているのではないのです。拡散というと、こういう現象ですが、「散乱」は少し違うのです。
　

　以前、「光が拡散する」の意味が分かりませんでした。

　どこもそういう書き方しかしてないからです(笑)

　光が拡散する、とは、たとえば信号機は、『丸い部分全体』が光っているように見えます。
　しかし実際には、中の電球が１点だけ光っているだけです。
　これは、電球の光が表面の丸いプラスチックの部分で拡散された結果です。

　それと同じことが大気中で起こっていて、プラスチックの中で光が拡散するように、青い光が大気中で拡散して、空全体が青く見えます。
　そもそも青い光は拡散しやすい性質があって、それが証拠に、太陽はほんのわずか黄色く見えますよね。アレは青い光が太陽光から抜けて拡散したからです。

簡単に申し上げますと、

空気は青色（紫）側の光を散乱させます。
空はその色が目に届いているのです。

そして、夕方（朝方）は、太陽光が空気の層を長く通過しますよね。
そのため、散乱された青色側の光は届かず、赤色側の光が目に届いているからです。

下のリンクへどうぞ

参考URL：http://weather.mainichi.co.jp/q-a/2002/0403-3.html