1.なぜ空は青く見えるのか?

 晴れた日の空が青く見えるのは、太陽から出たいろいろな色を含む光が空気中の目で見えないような細かい粒子に当ったとき、青い光だけが四方八方に次から次へと飛び散って地上に届くからです。
 宇宙には光を散乱させる空気が全くない完全な真空状態なので、大気圏を抜け出た全ての光は宇宙に向かって直進し、二度と帰ってこないので、宇宙は暗闇なのです。
 ただし、惑星や人工衛星などの物体に当って反射してきた光だけは見ることができます。

 空が青く見える理由や条件を挙げると次のようになります。

1. 天気がよいと空の高いところまでよく見えるからです。
雲に覆われていると、空は青く見えないで白または灰色に見えます。
雲は水の小さな粒からなっていて光を遮る(反射しながら吸収する)働きをします。
2. 地球は周りを空と呼ばれる空気の層に被われているからです。
空気のない真空状態の宇宙では、光は散らばりません。だから宇宙から見た地球は、空気中で四方八方に散らばった青い光によって、宇宙の真っ暗な闇の中に青く輝いて浮かんで見えるのです。
3. 空の向こうの宇宙で、放射状に光を出している太陽(光の源)があるからです。
太陽がないと、夜と昼の区別もなく、いつも暗闇の世界になるのです。
4. 太陽が出している光にはいろいろな色があるからです。
いろいろな光が平均的に混ざっているときは、色のない透明な光(白色光という)に見えます。
白色光と呼ぶわけは、白い紙に無色透明な光を当てたとき、白く見えるからです。
5. 地球をとりまいている空気の層は、赤い色の光よりも青い色の光を多く四方八方に散乱させるからです。したがって、太陽からの直進光路付近になる太陽の周りよりも、太陽から少し離れたところの空(特に中天)が青く見えるのです。

晴天の雪山の日陰の部分、雪の横穴や氷山の亀裂の中が青く見えるのは、空から次々に飛んできた青い光がくぼみの壁に反射して充満しているからです。

晴れた日の建物等の陰や影の部分は、太陽からの直接の光は届いていないが、空気中をいろいろな方向に散乱しながら飛んできた空の青い光によって照らされています。
人間の目はこの物陰の青みを感じることはほとんどありません。しかし、カメラは感じています。建物などの影で撮った写真が青味の強いものになるのはこのためです。

6. 湿度の高い夏の空は比較的淡い青色ですが、空気が乾燥している冬の空は大変濃い青空になります。日本では、夏は乾燥機を使用し冬は加湿器を使用するほど湿度の差がありますが、その差が空の青さの差になっています。
光は空気中の水滴に出会うと、表面で反射したり、中を通るときにはプリズムやレンズを通るときと同じようにいろいろな方向に曲がって散乱するので、水滴の多い夏の空は白っぽくなり、水滴の少ない冬の空は濃く鮮やかな青になります。
7. 汚れた空気は青い光を多く吸収する(消失させる)ので、光が通る空気層の距離が一番短くなる中天(真上)の空ほど真っ青に見えます。
空気の汚れがひどいほど、夕方の太陽は眩しさのない赤になります。
真っ赤な太陽は、残念ながら、美空ひばりの「真っ赤な太陽」の歌に歌われているような情熱的で素敵なものではなく、大気が汚れている象徴なのです。 ▼ステップ2参照
きれいな空気ほど昼の空は青く澄んで見えるので、晴天時の冬の山の空が一番青く見えます。また、夕日と朝日はキラキラと眩しい黄金色に見えます。
空の空気が一年中で一番きれいなときは、正月休み後半の降雪の後です。
そのわけは、湿度の低い冬であり、正月休み中は塵や埃や煤煙の放出が年間で一番少ないことと、雪は空気中の埃や煤煙などの微細な粒子を核にして結晶化を進めるので、雪が降った後は空が理想的に清浄化された状態になるからです。このような日には、中天の空の色は宇宙の暗黒が透けて見えるようになるので、黒ずんだ濃い青の空に見えます。

 その他の付随現象とその理由
遠い山が青く霞がかかったように見えるのも、空が青く見えるのと同じ理由です。
海の色は、晴天のときは空の青い光をいっぱい受けてそれを跳ね返しているので青く見え、曇天のときは雲の灰色を映しているので、鉛色と言われる灰色または黒く見えるのです。
魚の色と光の関係を見てみますと、浅いところに生息している魚は黒に近い濃い色であり、生息場所が深くなるにつれ鯛などのように黒みが薄れ赤色が強くなっていきます。
魚にとって黒色は身を守る色(保護色)のようです。鯛の赤は水の色(青緑色)を 重ねると見つけられにくい黒になります。深海魚などは光が殆ど届かない暗闇の魚棚に住んでいるので、色が真っ白でも身を護る上で支障がないのです。
山の麓が白く霞んで見えるのは、空気中の水分やほこりがおこす光の散乱によるものです。
空気が奇麗だった昔の田舎では、晴天の日の昼げの煙は青みを帯びて見えたものです。

☆もっと良く知りたくなりましたら「ステップ-2」へお進みください。