大気に描かれた水と光の絵画

大気に描かれた水と光の絵画
雲はなぜ白い？
空の青 海の青
虹 の 科学
ラインナップ
1.
2.
3.
4.
なぜ、水や空気は色を持つ？
色のメカニズム
そらに映る現象あれこれ
まとめ
色のメカニズム
問題 空や雲や虹・・・水と空気が
なぜ、色を持つのか？
空は青？
雲は白？
海は青？
答え：太陽光の反射
Team SORA
太陽光とは？
太陽からやってくる白い光線
なぜ、白い光が、青い空や虹の色を作るのか？
可視光＝電磁波と呼ばれる波
光芒
Team SORA
波長の違い＝色の違い
可視光＝電磁波と呼ばれる波
マイクロメートル
１μｍ＝10‐3mｍ＝10‐6ｍ
短
太陽光＝0.2μｍ～5 μｍ
紫外線・赤外線・可視光
可視光がすべて混ざると白
可視光が全くないと黒
長
まとめ
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大気現象の色＝太陽光の反射
太陽光＝可視光・赤外線・紫外線
可視光の波長の違い＝色の違い
太陽光は可視光全ての波長を含む＝白色の光
なぜ、空は青？ 雲は白？ 虹は7色？
どのように太陽光を反射するのか
Team SORA
水や空気は
どのように太陽光を反射するのか？
１．太陽光の(物質特性により異なる)反射
２．太陽光の乱反射＝散乱
レイリー散乱
ミー散乱
Team SORA
１．太陽光の反射
海の青
それぞれの物質で反射しやすい波長がある
＝その物質の色を決める
海は青だ
服は赤だ
水(液体)＝青を反射
・反射しない光は吸収。
・吸収された光は熱に変わる。
Team SORA
２．太陽光の乱反射 散乱
大気や雲(＝小さな分子)は
物質のような反射はしない
反射＝
光を一定方向にはね返す
反射位置が特定
乱反射・散乱＝
多数の小さな粒子に当
たって、方向が不規則に
はね返す現象
反射位置が特定できない
＝ 奥行きが生まれる
空の青
青だ！
２．光の散乱 レイリー散乱
空の青
空気分子＝非常に小さい
地面や海面へ
青だ！
・波長が短い紫・青が、空気分子にぶつかり散乱
・波長が長い赤やオレンジは空を通過して地上に到達
２．光の散乱 ミー散乱 雲の白
水分子＝やや大きい
白だ！
・水分子は比較的大きいため、すべての太陽光を散乱
・全ての光が重なって白く見える
まとめ
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大気現象の色＝太陽光の反射
太陽光＝可視光・赤外線・紫外線
可視光の波長の違い＝色の違い
太陽光は可視光全ての波長を含む＝白色の光
大気現象の色の違い ＝ どう反射するか？
反射 ＝ 海の青
乱反射(散乱) レイリー散乱＝空の青
ミー散乱＝雲の白
Team SORA
２．大気現象の色あれこれ
青い空と夕焼け
昼間の太陽と夕方の太陽
夕焼け
の赤
青い空
太陽の
白
太陽の
赤
夕焼けの赤色？太陽の赤？
大気の距離の違い
太陽の光の地球の大気を進む距離は、昼より朝や
夕方の方が長くなり、散乱した青の光が減衰してし
まい、残った赤の散乱と透過した光。
飛行機から見た空の色
チベット高原の空
Q. 黒い雲が見えるのは？
散乱され
た可視光
厚い雲によ
り光が減衰
黒だ
黒い雲
×
Team SORA
空に描く絵画
まとめ
大気現象の色＝太陽光の反射
太陽光＝可視光・赤外線・紫外線
可視光の波長の違い＝色の違い
太陽光は可視光全ての波長を含む＝白色の光
大気現象の色の違い ＝ どう反射するか？
反射 ＝ 海の青
乱反射(散乱) レイリー散乱＝空の青
ミー散乱＝雲の白
• 大気現象を見ていくと？
黒い雲＝雲が厚いため光が少ない
夕焼け・夕日＝レイリー散乱の延長
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Team SORA
そらを見ると良いことが起きる！
Team SORA 研究室ホームページ
• http://www.fudeyasu.ynu.ac.jp/
• 筆保研究室でググると。