#光の性質

今朝、コーヒーを淹れながら窓の外を見ていたら、息子が「空はなんで青いの?」と聞いてきた。私は反射的に「太陽の光が大気で反射するから」と答えかけて、はっとした。それは正確ではない。

空が青い理由は反射ではなく、散乱という現象による。太陽光は様々な波長の光の集まりで、それが大気中の窒素や酸素の分子にぶつかると、波長の短い青い光ほど強く四方八方に散らばる。この現象をレイリー散乱と呼ぶ。波長が短いほど散乱の強さは約4乗に比例して大きくなる。だから紫はもっと散乱するはずだが、太陽光に含まれる紫の量が少ないこと、そして人間の目が青により敏感なことから、空は青く見える。

息子に説明するため、懐中電灯と水を入れたグラス、それに牛乳を一滴垂らして実験してみた。「ほら、横から見ると青っぽく見えるだろう?」光が小さな粒子で散乱されると、青い成分が優先的に散らばる様子を再現できた。息子は「へえ」と目を丸くしていたが、すぐに飽きて遊びに行ってしまった。