何故空は青いのか?何故日光は黄色がかってるのか?

快晴時、天を仰いだ時に見える空は濁りのない透き通った色をしています。まるで吸い込まれそうな綺麗な色です。そこで、空の色についてお話をしようと思います。

空が青い理由を知っているのが常識くらいのレベルだ、というときは申し訳ないです。さて、空の青は、実は「日光」なのです。これだけだと漠然としていますので、日光の「白」について説明をします。まず、光の三原色は有名だと思います。レッド(以降R)、ブルー(B)、グリーン(G)に次いで、R+Bは「マゼンタ(M)」、G+A「イエロー(Y)」、B+G「シアン(C)」です。これを覚えている方はRGBよりも少ないのではないでしょうか。

RGBを合わせると、恐らくご存知の通り、「ホワイト(W)」になります。逆に言えば、WはRGBで構成されている色(光)なのです。つまり、地上から見える日光は、RGBで構成された光なのです。もうお気づきかもしれませんが、空の青は主に日光のBの光が空気分子と勢い良く衝突し続けて、「散乱」された光なのです。光は波と粒子(光子)の性質があるのですが、ここでは光子に触れていく形になります。空気分子と色々な方向から衝突し、色々な方向に広がっていくのです。要するに、簡単にまとめますと、「空の色は日光の色のブルー」ということになります。

さて、空の色の正体が分かったところで、「日光が当たるところは何故ほんのり黄色がかっているのか」について説明しようと思います。先述したように、RGB全て合わせてWになります。それなのに、何故地面はほんのり黄色がかって見えるのか。それは、散乱しやすい光が「B>G>R」であることが理由です。つまり、(※)Bが一番空気分子との衝突において一番散乱されやすく、光子は地上にまで光は届いています(後述致します)。地上まで届かないと、日光は目に見えません。

日光が白に見えるのに、地上に届くまでは黄色みがかっている…これはBがある程度散乱してしまったことによるR+G=Y(イエロー)になり、しかし日光は完全な白ではなく、先述したように地上にも黄色みがかった光が届いています。ということは、日光の白も、地面に反射しているイエローも、両方とも地上へ視界に入るのは当たり前ですが、R+Bだけでは「黄色みがかった白」の説明が出来ないので、日光の青い光も含まれているということです。適当に私が考えたRGBを数値で書いてみると、(10段階中)赤=緑=7、青=3くらいなのではないでしょうか。推測とか目安とか想像とか、そんな決め方をしたので、正直分かりません。

また、晴れているときには影の色が青みがかります。これについて、日光の白や黄色が地上に届いていることは間違いありません。しかし、日向ではなく日陰を見てみると、「晴れている時は」影がほんのり青く見えるのです。つまり、日光の白や黄色、そして青までも、地上の、そして外出した瞬間には私達の目の前に日光の青、つまり空の色を構成している光子が目の前にあるなんて、とてもロマンチックだと思うのです。
記事の投稿日:2016年9月15日

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