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雲・大気現象・大気光象について

晴れと曇りの違いは何ですか?

 全天を覆う雲の量(雲量)が9割以上の場合は曇り、雲量が2割から8割までの場合は晴れ、雲量が1割以下の場合は快晴です。

空はどうして青いのですか?夕焼けはどうして赤いのですか?

 太陽光は、人間の目で感じることができる様々な色(波長の短い方から順番に、むらさき、青、緑、黄、だいだい、赤)の光を含んでいます。晴天時には、太陽光は地球の大気を通る時に空気分子によって散乱されますが、空気分子の大きさは光の波長に比べて非常に小さいので、波長の短い光がより強く散乱されます。波長の一番短い紫色の光は、空の高いところで散乱されてしまい、地上に届く量は少なくなってしまいます。このため、晴天時の空を見ると、強く散乱された波長の短い光のうち、地上に届く量が多い青色の光が強調されて、青く見えることになります。また、夕方は太陽が地平線に近いので、太陽光が大気を通過する距離が長くなり、波長の短い光は途中で散乱されてしまい、波長の長い赤色の光が多く地上に届きます。このため、夕焼けは赤く見えます。

雲の色が変化するのはなぜですか?

 雲がある時、太陽光は雲により散乱しますが、雲粒の大きさは光の波長と同程度で、散乱の強さは波長によらないため、特定の色の光が強く散乱されるということがなく、雲は白く見えます。天気の悪い日には、雲が厚く太陽光が雲の底まで届かないため、暗い色(グレーや黒)に見えます。ただし、この時も、雲の上は真っ白に輝いています。また、霧やもやが白く見えるのも、大気中に漂う小さな水滴により、同じ原理で太陽光が波長によらずに散乱されることが原因です。

虹はどうしてできるのですか?

 虹は太陽光が空気中の水滴で、屈折(折れ曲がる)・反射(はね返る)して起きる現象です。太陽光が反射して起こる現象ですから、虹は必ず太陽を背にした方向に現れます。虹は鮮やかに見える場合とぼんやりしか見えない場合があります。それは、空気中の水滴の大きさに関係しています。水滴が大きいほど、色がくっきりみえます。普通の虹は、外側が赤、内側がむらさきと決まっています。虹の外から内側にかけて、赤、だいだい、黄、緑、青、むらさきとなります。虹ができるには太陽光が空気中の水滴(雨)に当たることが条件となります。雪は固形物ですから水滴のように、太陽光が屈折や反射することができないため雪が降っている時や雪が降った後では、虹はできません。

虹は何色ですか?

 虹は太陽光が空気中の水滴で、屈折(折れ曲がる)・反射(はね返る)して起きる現象です。虹が7色(6色)に見えるのは、太陽光線(可視光線)が7色(6色)に分解されるためです。これにより、虹の色は6色とも、7色ともいわれています。太陽光(可視光線)をプリズムで分解すると、6色(理科年表から)でその内訳は赤、だいだい、黄、緑、青、むらさきとなるため、虹の色は6色といわれています。可視光線の色の境界には個人差があるため、ここでは虹の色は6色としていますが、青色の次に「藍色」を加えた7色ともいわれていることがあります。

太陽の横に虹が出ていたのですが、これはどういった現象でしょうか?

 虹のようなものは、”暈(うん、かさ、ハロー)”および”幻日(げんじつ)”と呼ばれる大気光象(太陽光や月光が屈折や反射をして生ずる現象)です。暈は、氷晶(こまかい氷の粒)からなる上層雲が現れたときに、太陽や月の回りにできる光の輪のことです。この光の輪は、太陽や月を中心としてできる視半径22°と46°の比較的大きいもので、上層雲中に含まれる氷晶による光の屈折が原因でできます。視半径22°のものを内暈といい、視半径46°のものを外暈と言います。内暈も外暈ともに屈折率が小さい赤色が内側、紫色が外側となります。また、幻日は内暈(自分から見て太陽となす角度が22°の位置に生じる暈)の左右にできる明るく色づいた光点で、こちらも氷晶による光の屈折でできます。

雲が七色に見える「彩雲」の仕組みは何ですか?

 彩雲は、上空の比較的薄い雲がその縁に沿うように赤、黄、緑などの色に分かれて見える現象です。この現象は、太陽の光が雲の粒を回り込んで進む(これを回折といいます)ことにより発生します。この際に波長が長い赤い光は波長の短い青い光より大きな角度で雲の粒を回り込むため、光の色によって進行方向が変わり、色が分かれて見えるようになります。また、雲の粒の大きさにより光の回り込み方が異なることから、雲の粒の大きさで雲の色が違って見えます。一般に雲の縁で雲の粒が最も小さく、中心に向かって雲の粒が大きくなりますので、雲の縁から中心に向かって色が変わって見えるわけです。

太陽の回りに虹の様な丸い円がありました。あれは何ですか?

 太陽付近に上空の薄い雲がかかっている場合、光が上空の薄い雲の中にある氷の粒に反射・屈折して起こる「日暈(ひがさ)」という現象です。

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