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空はなぜ青いの?

空はなぜ青いの?

こたえ:青い光は散(ち)らばりやすいからです。

わたしたちの身の回りにある空気は透明(とうめい)なのに、空を見上げると青く見えます。また、夜が明けたばかりの東の空や、日が暮れるころの西の空は赤く見えます。このように、空が青く見えたり、朝や夕方に赤く見えたりするのは、なぜでしょうか。

それは、太陽光がさまざまな色の光が集まってできていて、それぞれの色によって散らばりやすさや曲がりやすさがちがうためです。それがよく分かるのが、虹(にじ)。虹は、太陽光が空気中の水てきによって分けられて、赤/だいだい/黄/緑/青/あい/むらさきの7色に見えているのです。「プリズム」など光を分けられる道具を使えば、家の中でも光が色に分かれているのを観察できます。

もっとくわしく調べると、光は、太陽や電灯などの光を出しているものから周りへ伝わっていく波の一種だということが分かります。光の色は、この波の山から山までの長さ(波長)によって決まります。赤色の光は波長が長く、青色の光は短いといったぐあいです。

波長が短い光は、空気中の窒素(ちっそ)や酸素(さんそ)などの分子によって散らばりやすく、あちらこちらへ広がります。この現象を「散乱」(さんらん)とよび、波長の短い光ほどよく散乱します。つまり、波長の短い青色の光は、波長の長い赤色の光に比べて散乱しやすいため、空は青く見えるのです。

では、昼間は青く見える空が朝焼けや夕焼けで赤く見えるのはなぜでしょうか。これは、太陽光が地球にさしこむ道すじに関係します。朝や夕方は、地球から見て太陽が地平線近くの低い位置にあり、太陽光が地球の大気層を通って地上にとどくまでの距離(きょり)が長くなります。この間に青い光のほとんどは散乱してなくなってしまい、散乱しにくい赤色やだいだい色の光が多く残ります。こうして、わたしたちの目には空が赤く見えるというわけです。

記事公開:2021年12月

監修者:大山光晴

1957年東京都生まれ。東京工業大学大学院修士課程修了。高等学校の物理教諭、千葉県教育委員会指導主事、千葉県立長生高等学校校長等を経て、現在、秀明大学学校教師学部教授として「理数探究」や「総合的な学習の時間」の指導方法について講義・演習を担当している。科学実験教室やテレビの実験番組等への出演も多数。千葉市科学館プロジェクト・アドバイザー、日本物理教育学会常務理事、日本科学教育学会及び日本理科教育学会会員、月刊『理科の教育』編集委員等も務める。

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