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空が青く見えるのも海が青く見えるのも理由は同じで太陽の光があるからです 空が青いのは地球には大気があってそこに太陽光が当たると太陽光の中の波長が短い光が散乱させられるからです。 大気中には窒素、酸素以外にも水蒸気、塵のようなものがたくさんあります、ここに太陽光が当たるとそのまま直進して地上に届く光とこれらの物質に当たって太陽光の中には波長が違う光が含まれていますので拡散してあちらこちらの方向に散らばります、この散乱をレイリー散乱と言う難しい言葉で言いますが、より細かいものに当たると光は波長が短いほど散乱しやすい空の中で散らばるのです、これはプリズムとか虹を見たときに見える紫と青色なんですが、紫は途中で消えてしまいますが青は残って私たちの目には青色は見上げる空の全方向から目に入ってくるように見えるので空は青く見えるのです。 水の場合でも同じです、海とか湖の水が青く見えるのも水に太陽光が当たって青色だけが強く拡散するからです 青い光は吸収されにくいのです、そのため海底まで光が届き、海底の砂に光が反射して青く見えます、しかし海の色は海底の色でだいぶ変わります、又海が深いと光が海底まで届かないので黒っぽく見えます、極単に浅いと他の赤色のような光も届くので透明のままです、水たまりもそうですがもし青く見えたら鏡面現象によるものです、曇った日とかとる海が黒っぽく見えるのは太陽の光が無かったり、弱いためです 海でも海中に侵入した光は水分子によってレイリー散乱を受けます、それに海水は水分子以外の浮遊物が非常に多くそれらによってミー散乱が起こります、ミー散乱ではどの色の光でも同じように散乱されますが、浮遊物の種類によってはその色が海の色に見えることもあります、大気と違うのは海面での光の反射で海中に光が侵入せずに大気中に跳ね返りが起こり海中で吸収が起こることです、水分子は赤から赤外線にかけての光をある程度吸収しますので水の純粋な色は青みがかった色なのです それに空の色が青いとその青も海の色に加わります 。 乱反射は反射光があらゆる方向にすすむ反射を云い拡散反射とも云います。 散乱は字のごとくものが散らばる状態ですが光学的には波動が散乱体である障害物にであったとき、それを中心とする球面波を生じ周囲に広がっていく現象のことです、ですのでこれが光の屈折が起こっていることに成ります。これがレイリー散乱やミー散乱です。

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晴れた日の空が青い理由を順番に説明します。 【太陽光に含まれる光の色】 太陽光には青、緑、赤などの様々な色が含まれています。この全ての色が混ざると太陽光は白色になります。なので、昼間の空に見える太陽そのものは白く光って見えます。 【赤い光と青い光の性質】 「赤い光」は波長が長いので直進性が強い。何かと衝突したときに進行方向が変わりにくい。散乱しにくい。という性質があります。 「青い光」は波長が短いので直進性が低い。何かと衝突したときに進行方向が変わりやすい。散乱しやすい。という性質があります。 「 散乱」とは、光が何かにぶつかって色々な方向に進路を変えることです。 【レイリー散乱とは】 太陽光は地球の大気を通過するときにたくさんの空気の分子と衝突します。そして太陽光は四方八方へ散らばります。このような散乱を「レイリー散乱」と言います。 【晴れた昼間の空が青く見える理由】 そして、レイリー散乱では、太陽光に含まれている波長の長い赤い光よりも、太陽光に含まれている波長の短い青い色のほうが圧倒的に散乱されて方向を変えてしまうので、 『空のあらゆる方向から散乱されてきた青い色の光が私達の目に飛び込んでくる』 ということになります。 だから、下の図のように昼間の晴れた空はどの方向も青く見えるのです。

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空気には水蒸気が含まれていて、太陽の光がそれらに反射し、私達のいる地上から見ると反射角よりそれは青に見えます。 同じ理由で夕方になると太陽は沈むので反射角より赤色に見えます。

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