空は、青い


今日のお題は、なぜ、空が、青いか。
これを、レイリー散乱からお勉強~。

【1】散乱(Scattering)とは、光が何かの物質と衝突して方向を変ることである。
【2】代表的な散乱には、以下の3つがある。
  1)レイリー散乱(Rayleigh Scattering、光の波長よりも小さな粒子との衝突による散乱)
  2)ミー散乱(Mie Scattering、光の波長と同程度の大きさの粒子による光の散乱)
  3)回折散乱(それより大きな粒子との相互作用による散乱)
【3】空が青いのは太陽光と主に窒素分子との衝突によるため、ここではレイリー散乱を考える。

reiri1

うーん、散乱係数=・・・右辺が複雑。
こういうときは、必要なもの以外を定数Kでくくってしまおう。

reiri3

なるほど、短波長の光ほど、散らばりやすいのね。

reiri2

レイリー散乱の原理より、大気中窒素原子による太陽光の散乱は、
波長の短い可視光線である青い光ほど散乱係数が強く、そのため空は青く見える!

【追記】
最も短波長の可視光線である紫色のほうが理論的に散乱係数が高いはずですが、人間の目の構造上、レイリー散乱光は青く認識されるそうです。
17Oct2006