【理系が解説】なぜ空は青く、夕焼けは赤いのか？【子供に説明できますか？】

アイカワさん

空が青くて夕焼けが赤いのはなんでだろう…？

理系のシモン

それは結論を言うと、青い光は散乱しやすく、赤い光は散乱しにくいという特徴のためです。色の仕組みから順を追って説明していきましょう。

色の仕組み

まず、太陽光の色ですが、太陽光の色はズバリ、白色です。

白色の光と言うのはも、すべての色の光が混ざった状態です。簡単に言うと太陽光には青色や赤色、緑色と言ったいろいろな色の光が混ざっていることになります。

（絵の具の場合はすべての色を混ぜると黒になりますが光の場合は白になります。）

ここで図を見て気づいた方もいるかもしれませんが、実は光というのは『波』（音や電波と同じようなもの）で、その色によって波長が異なります。例えば赤い光は波長が長くゆったりとしていて、逆に青い光と言うのは波長が短く、忙しなく振動しています。

太陽光が物体にあたったとき、特定の色の光は吸収され、残りは反射するという現象が起きます。

例えば太陽光がりんごにあたった場合は緑色や青色の光はりんごに吸収され、赤色の光のみが反射します。この反射した赤い光が目に届くことによってりんごを「赤」と認識することができます。

（目の方向に反射し、目に届いた光のみ人間は認識することができます。※ちょっと重要）

空が青いのは光の散乱によるものです。光は酸素や窒素などの空気中の分子にぶつかると反射と似たような仕組みで、光を全方向に放射します。これが光の散乱です。

そしてこの「散乱」という現象は波長が短い光ほど起こりやすいのです。つまり青い光は散乱しやすく、赤い光は散乱しにくいということになります。

結論ですが、空が青いのは「青い光が散乱しやすいから」が理由となります。

つまり宇宙から降り注ぐ太陽光のうち、大気中で青い光が多く散乱され、その光が目に届いた結果、「空は青い」という認識になります。

空が青い理由は「青い光が散乱しやすいから」でしたが、夕焼けが赤いのも全く同じ理由になります。

夕方というのは昼間に比べると太陽が遠い位置にあります。そのため、青い光はその性質上早い段階で散乱していまい、目に届く前に減衰しきってしまいます。それに比べて赤い光は散乱しにくい、つまり減衰もしにくいため、遠くまで光を届けることがでるわけです。

つまり、夕焼けが赤いのは「赤い光が散乱（減衰）しにくいから」というのが理由になります。

空が青い理由は「青い光が散乱しやすいから」。夕焼けが赤い理由は「赤い光が散乱（減衰）しにくいから」とのことでしたが、散乱の仕組みは実は光が分子にあたって反射しているわけではないです。

実際には波長ではなく振動数が関係しています。分子（と言うか物体）には共鳴しやすい振動数というものがあり、青い光の振動数がその共鳴しやすい振動数に近いというのが理由になります。

振動数や共鳴についてはこちらの記事を御覧ください。