日の出と日の入りは色鮮やかですが、その謎は何でしょうか？

子どもたちの好奇心: 日の出と日の入りの太陽はなぜこんなにも美しい色を帯びるのでしょうか?

沈む太陽が嵐の雲に反射し、ピンク、紫、オレンジの鮮やかな色合いを作り出します。

（写真提供：ジェイク・クラーク）

南オーストラリア州マウント・ガンビア出身の7歳のアイスリングは、長い間気になっていた質問をしました。

太陽はどのようにして日の出と日の入りにこれほど多くの美しい色を作り出すのでしょうか?

こんにちは、アイスリンさん。とても興味深い質問をしてくださってありがとうございます。

私たちは皆、日の出や日の入りの美しい色彩を鑑賞するのが大好きですが、ほとんどの場合、空は青く見えます。なぜそうなるのでしょうか?

実は、これらすべては「光」によるものなのです。魔法の光には実際に色があります。私たちの周りの光は、実は世界中のあらゆる色の組み合わせです。あなたはこう尋ねるかもしれません: もしこれが本当なら、なぜ私たちは特定の時間に空のすべての色ではなく、いくつかの特定の色しか見ることができないのでしょうか?

したがって、このことについて深く考えるには、まず昼がどのようにして夜に変わるのかを知る必要があります。

オーストラリアではどこでも美しい夕日を見ることができます。必要なのは適切な鑑賞ポイントだけです。そうすれば、空は赤とオレンジに照らされるでしょう。

（写真提供：ジャック・クラーク）

地球は宇宙で踊る

私たちの愛する地球と、その近くにある他の 7 つの惑星は宇宙空間を移動しています。どちらもその場で円を描いて回転し（自転）、太陽の周りをより大きな円を描いて公転します（公転）。

オーストラリアで太陽が沈むということは、オーストラリア側では地球が太陽から遠ざかる方向に回転していることを意味します。同様に、太陽が昇るとき、私たちは太陽に向かって回転しています。

つまり、私たちが太陽を向いていないときには夜となり、私たちが太陽に正対するように回転したときには昼となり、太陽の光は私たちに向かって一直線に素早く移動します。

ビームの大きさを観察で判断するのは難しいですが、ビームの大きさはそれぞれ異なるため、科学者は「波長」を使って太陽光ビームの大きさを測定します。

さらに、光の波長ごとに固有の色があります。

地球は大気と呼ばれる「ジャケット」にしっかりと包まれている

これで、昼間は明るく、夜は暗い理由が分かりました。また、太陽光のさまざまな大きさを表す「波長」も分かりました。

次の謎は、日の出や日の入りのときに見られる鮮やかな色にどうやって変わるのか、ということです。

その理由は、地球の表面を取り囲む「大気」と呼ばれる非常に重要なガスの層があるからです。

地球の大気は多くの微小な分子で構成されています。実際、あなたや私を含め、多くのものは分子で構成されています。

しかし、各分子の体積は非常に小さく、砂粒よりもはるかに小さいです。これらは非常に小さいため、顕微鏡でしか見ることができません。また、肉眼では、これらで構成された大きな物体しか見ることができません。

国際宇宙ステーションの宇宙飛行士であれば、そこに到達するには地球の大気圏を通過しなければなりません。

(画像提供: NASA)

雰囲気は光とどのように関係するのでしょうか?

太陽光が地球に到達すると、光は地球の大気中の分子に遭遇し、前後に跳ね回ります。これを「散乱」といいます。

光の波長が長くなればなるほど、エネルギーを使い果たして宇宙に戻るまでに散乱する時間が長くなります。

たとえば、青色の光は赤色やピンク色の光よりも波長が短いため、青色の光は分子間で「短距離」の移動しか行えません。

そのため、オーストラリアが太陽に直接面する日中は、光が通過する大気が少なくなり、反対側から青い光が簡単に輝き、青い空が見えるようになります。

空も海もどちらも澄んだ「青」ですが、その理由はそれぞれ異なります。

（写真提供：ジャック・クラーク）

色鮮やかな日の出と日の入り

地球の自転についてはすでに知っていますが、オーストラリアで太陽が沈むとき、私たちはもはや太陽を向いているのではなく、太陽から遠ざかるように回転していることを覚えておいてください。

つまり、太陽光は地球に到達するために、より厚い大気を通過しなければならないということであり、これは日の出のときに起こります。

大気圏の長い距離をカバーするため、青い光は消耗し、それ以上保持できなくなると、その大部分は宇宙空間に跳ね返ってしまいます。しかし、赤、オレンジ、黄色の光は波長が長いため、より長く持続し、大気圏を通過して地球に到達します。

——だからこそ、美しく明るい日の出や日の入りが見られるのです。

著者:ナタリア・ローソン

FY: アリナ・チュー

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