子どもの疑問｢火星の夕焼けは何色？｣の答え方 意外と知らない身の回りの科学の疑問に回答

大気中に入ってきた太陽からの光が、可視光の波長の数百分の1以下の大きさである空気分子によって散乱される際、太陽からの光の波長が空気分子のサイズである約1ナノメートルに近いほど、つまり波長が短ければ短い紫色（約380～430ナノメートル）や青色（約460～500ナノメートル）の波長ほど大きく光が散乱します。

また、空気分子は紫外領域（380ナノメートル以下）で特に強く光を散乱します。つまり、太陽からの光が地球の大気中を通るとき、可視光の中でいちばん波長の短い紫が最も効率よく散乱されるのです。紫の光が散乱されると空に広がるので、人間の目には広い範囲から紫の光が届きます。

しかし、太陽からの光の中で紫の光は強くありません。さらに、紫の波長は約380～430ナノメートルと、人間が見ることのできない紫外領域に近く、人間の目における紫色への感度が低いため、結果的に散乱した光の中で紫色の次に波長の短い藍色や青色が最も多いと感じます。つまり、空が紫ではなく、青く見えるのです。

光は目に届く前に散り散りになっている？

さて、ここまで昼間の空が青く見えることについてお話しました。ではなぜ、地球の夕焼けは“あかね色”に見えるのでしょうか？

昼間、太陽は私たちの頭上にあります。このとき、太陽からの光が通る大気の距離は短くなっています。

一方、朝や夕方には、太陽が地平線近くに見えます。このとき、太陽からの光は大気中を長く通り抜けます。

先ほど、太陽からの光が地球の大気中を通るとき、可視光の中でいちばん波長の短い紫色が最も効率よく散乱されるとお伝えしましたが、光が大気中を長く通り抜ける際は紫色だけでなく、藍色の光や青色の光も私たちの目に届く前にほとんど散乱されてしまうのです。これをレイリー散乱と言います。

（イラスト：『世界が面白くなる！ 身の回りの科学』より）

つまり、波長の短い光がほとんど散乱されてしまうので、私たちの目には主に波長の長い赤色の光が届くことになります。なお、赤色の光も空気分子によってある程度は散乱を受けるため、太陽の周りが赤く燃えているように見えるのです。