導入
空が青い理由って説明できますか？
“青がよく散乱される”だけでは説明が足りない、という話です
空が青くて夕日が赤い理由として、レイリー散乱を使って説明されます。
僕は昔からいまいち納得出来てなかったのですが、最近腹落ちして理解できたので共有します。
復習 : 空が青い理由
よく言われる空が青い理由は下記のようなものです。
大気により太陽光が散乱される。これは一般にレイリー散乱と呼ばれる。
レイリー散乱は波長が短い光、つまり青色がよく散乱される。
昼間に空が青いのはレイリー散乱で青色がよく散乱されるから。
夕方は太陽が低くなるから大気を通る距離が長くなって、レイリー散乱で青色がなくなるから赤く見える
疑問
僕はずっと、「レイリー散乱で青色がよく散乱されるって1点だけでは空の青さと夕日の赤さ」は説明出来てなくない？と思っていました。
僕の理解
昼と夕方で色が変わってみるのは太陽光を直接みる比率の大きさが大事と気づきました。
昼間は太陽の光は強く、太陽光は直接みれません(見ないようにしています)。
つまり直接光はほとんど目に入らず、目に入るのは散乱光がメインだから青く見える
夕陽は通常光がそこまで強くないので、直接見ることができます。
波長が短い青ほど優先的に散乱されるので、赤色が残っている直接光を見る比率が高くなるので赤く見えるのです。
更なる疑問
昼間の太陽光も直接観察すれば、夕日ほどでないにしろ若干でも赤く見えるのでしょうか？
ちゃんと見ようと思うと、波長によらず一定の割合でいい感じの強度に減光する必要があります。
NDフィルターは波長によらず一定に減光できるという名前の素子なんですが、これ使えばうまくいくんでしょうか。
雑談
僕は物理学専攻でした。
SNSでどうして空は青く見えるの？みたいな疑問が共有されたことがあったんですが、
物理学専攻の学生ほど「俺が塗ってんだよ！」とか「海の青が反射してんだよ！」みたいなふざけた回答で、文系寄りの人ほどレイリー散乱が、、と言っていました。
物理学徒同士の会話だとレイリー散乱は当たり前すぎるのでわざわざ言う人がいなかったのです。