先日、子供の素朴な疑問に答える的な話で、「紙は9回以上折れない」という話を書いたところ、予想外に反響がありました。

「紙は9回以上折れない」という話を解説してみる : しょうちゃん 公式ブログ
都市伝説的な話として、紙は9回以上折れない⇛ 折る上限は8回という話があります。これはどういう根拠なのかなということを考えてみたいと思います。 話を単純化するために、紙はスタートするときに正方形であるとします。一般的な紙の厚みは約0.1m
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我が家も2人の子供がいるわけですが、「子供から質問されても、ちょっと一瞬答えにつまる質問」の検証/解説はみんな結構興味があるのかなぁ〜というわけで、今日は「空が青い理由」について書いてみたいと思います。



梅雨に入りましたけど、梅雨の合間っていい天気だったりして、こんな感じに一面に水色の空なわけです。でも、目の前の空気は透明ですよね。




ところで、すぐ子供の質問で「空はどうして青いの?」って話が出てくるけど、「いやいや、夕方になったら、赤みがかったオレンジみたいなときもあるでしょ」って言ってあげてから話をスタートしないとだめだと思います。そうなんです、空って必ずしも青じゃないんです。




なお、この話は、小学生以下ぐらいの子供にもわかるように、ものすごくざっくりした話にします。したがって、光学的には若干いい加減なところは、そんなものということで。




光というのは「いろんな色が混ざり合った結果として透明に見えている」ということは、感覚的にみんな知っていることだと思います。その代表的なものが虹です。雨上がりに、空気中の水分に反射して、光の色が分解して見える現象です。


簡単に図にしてみましょう。
rainbow.png
こういう感じです。便宜的に左が赤、右が紫になっていますが、虹は逆向きもあると思います。大人なら、赤と紫の外側に目に見えない「赤外線」と「紫外線」があることも知っていると思います。


ところで、光というのは波です。目には見えませんが、実際には波のようにして空気中を伝わってきました。太陽から発せられた光が、波として大気を通過してきます。


そして、光の色というのは、こんな性質があります。

wave.png

これは、だいぶいい加減な図ですが、上記の虹の赤に近い側はゆったりと長い波になり、紫に近い側は、細かくて短い波になっています。




空気の中も実際には、細かいチリ、ホコリなどが大量に含まれています。ゆったりと動いている赤に近い側の光は大きく動いてたまにぶつかります。その一方で、紫側の細かい光はそういうものに、こちょこちょぶつかります。

ぶつかることで光が花火のように色を発すると想像して下さい。ぶつかる回数が少ない赤に対して、ぶつかる回数が多いのが青。そうです、青い色の方がたくさんぶつかって花火のように散っているので、青に見えるのです。(本当は、こういう現象を散乱といいます)



こういった大雑把な仕組みの中で、人の目に「空が青い」という状態となって見えるというわけなのです。



ところで、じゃぁ、なんで夕方になると「空は赤っぽい色」になるんでしょうか?



それには、昼と夜では自分と太陽の位置が違うことが影響しています。



昼というのは、直感的に「自分の上」に太陽がある状態です。それに対し、夕方/夜というのは自分から見えなくなる方向へ太陽が行くことをです。


図にしてみましょう。

length.png


地球は丸いことは、みんな知識として知っています。自分の頭の上に太陽が見える状態よりも、地平線に沈むタイミングの方が太陽が「遠い」ということはわかると思います。




そこで↑の説明を思い出して下さい。ぶつかる回数が少ない赤に対して、ぶつかる回数が多いのが青という説明をしました。

距離が遠くなると、ぶつかりすぎて、青がなくなってしまうんですね。あんまりぶつからない赤だけが生き残る。




実際には、地球から太陽は十分に遠いので太陽との距離というのは誤差程度ですが、人間の大きさから見た時に、大気の長さは十分に長いので、光が昼間と夕方で、人間に到達するまでに通過する大気の距離というが十分に長いことで、こういう現象が起きるわけですが、そんな難しいこと、小学生にわからないで、あくまで直感的に説明しています。




大事なことは、こういうことです。
  • 光は、透明かなと思うけどいろんな色が混じっている
  • 青っぽい色は、昼間、太陽が近い時に見えやすい
  • 赤っぽい色は、夕方、太陽が遠い時に見えやすい
ということです。

このあたりを、それぞれのお子さんの年齢とか、興味とか理解度にあわせて、楽しく話してあげたらいいと思います。時にはそれが、「月のうさぎ」みたいなファンタジーが混ざっていても、子供の疑問が解消されればいいんじゃないかなと思います(笑)



ちなみに、「これも子供に話すのに困るんだよなぁ〜」というのがあったらリクエストもらえれば、じ、時間があれば書きます!(笑)