なぜ空は青いのですか？短波長で拡散される、というところまでは分かったのですが

短波長の青い光が空気中の粒子によって拡散される、ということはわかりました。
色々なサイトでも、空気中で青い矢印があっちこっちの向きに散乱している図も見ました。
それ見ると空に青いものが滞留している感じがします。

しかし、そうしますと「青い波長は空気中で弱まる」ということにはならないでしょうか？
僕たちは結果的に地表に届いた光を見てるわけですから、青い光が空中で散乱して、矢印があっちこっちに向いてしまったなら、自分の目に届くのは残った光、赤い光になるのではないでしょうか。

太陽との距離が遠くなればなるほど（夕方になればなるほど）無色から赤に変わっていく、ということならなんとなくイメージがつきますが、青から赤に変わる、というのはどうにもスッキリしないです。

宜しくお願い致します。

質問者からの補足コメント

• ご回答ありがとうございます。
  すみません、まだ謎が解決できてないです。
  自分は何か根本的な勘違いをしているのかもしれません。
  
  > 衝突によりその光は様々な方向に反射します
  これで弱まらないのがわからないです。
  
  > 我々の目に届き、青い光として見えるのです
  ということですが、
  我々の目に届くのは
  > 波長の長い(色の)光は、空気中に存在する微粒子の間をすり抜けられます
  この障害物をすり抜けて、無事に地表まで到達した光ではないのでしょうか？
  
  さまざまな方向に反射してしまった青い成分は、ダイレクトに届く波長の長い光よりも弱まっているように思えてしまうのです。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2022/02/26 10:04

• 

  もう少しでわかりそうですが、まだスッキリしないです。
  
  ① 光の色を認識できるのは、網膜がその色成分の波長に反応するから
  ② 太陽光の青い色は空中で（他の色よりも相対的に多く）散乱する（青色が別方向にも散らばる）
  
  ↓
  
  ③ 目で見ることが出来るのは、赤い光になるのでは？
  
  という状況です。
  
  > 散乱された青い光を「直接見るから」青いんじゃない。
  これは①の考え方が違いますか？
  
  > 目の前の箱を赤い光で照らしたら赤い色に見えるのと同じ。
  これは納得できます。
  赤い波長の光が跳ね返って、網膜に到達しているのだろう。と。
  
  また赤い箱に白い光を当てて赤く見えるのは、
  その箱が赤以外の波長の吸収や散乱し残った赤い波長が目に届くからという認識です
  これは②と同じかな、と思います。
  そうしますと、空も青い光が散乱して届いた光が赤ならば、箱が赤く見えるように空も赤く見える気がしてしまうのです

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2022/02/26 11:24

• 

  ありがとうございます。
  なんとなくわかってきた気がします！！
  
  ちょっと考えをまとめます。
  
  太陽は地球より巨大で遠くにありますので、これを平行光源と考えて、
  これを垂直に受け止めてたなら、完全な白ではなく、散乱された分、光は弱められてやや赤く見える。
  
  でも実際は平行な方向の光だけなはずがなくて、光の方向と逆を向いたら真っ暗になるわけでもない。
  
  これは他の光源があるからではなく太陽によるもの。
  つまり、大気中で散乱した光が空の全体から降り注いでいる。
  
  そしてそれらの光は短波長なので、青い！！！
  
  これであってますでしょうか！！！？？？

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2022/02/26 11:39

No.1 回答者： trajaa 回答日時： 2022/02/26 09:53

波長の長い(色の)光は、空気中に存在する微粒子の間をすり抜けられます

ですが、波長の短い青はその障害物をすり抜けられずに衝突します
衝突によりその光は様々な方向に反射します
この一部が我々の目に届き、青い光として見えるのです

弱まりません
まぁ中には吸収されてしまう波長も有るのかも知れませんが(紫外線など)
青い色に見える波長だと反射するのでしょう

イメージするとすれば、跳び箱かな？
波長の長い光＝赤や黄色＝跳躍力のある人
波長の短い光＝青系の色＝跳躍力の無い人

跳躍力があれば飛べる5段6段の跳び箱も、跳躍力の低い人には飛び越せずにぶつかってしまう
飛び越した光はそのまま進み続けるので姿が見えなくなる
飛べなかった光は進み続けられなくなって姿がハッキリ見える

そんなイメージで


夕焼けの空が赤く見えるのは、障害物の層が厚くなるから
跳躍力のある人でも、跳び箱が一つじゃ無くて何十個も連続すれば、やがてどこかで失敗することになる
そっちはそんなイメージで

No.2 回答者： windwald 回答日時： 2022/02/26 10:08

だから実際、太陽の方角から散乱されずに来る光は赤みを帯びています。

太陽の方角から来る光が空気の層を通る経路が長い朝や夕方はその傾向が顕著に表れ、朝焼け、夕焼けとなります。
本来太陽は黄色にピークのあるスペクトルの白色光ですが、朝夕はオレンジから赤に見えます。

太陽の方角以外からやってくる光は、散乱された短波長の光が主ですから青くなります。赤色はあまり散乱されないので、太陽の方角以外にはあまり見えません。

No.3 回答者： mirainot 回答日時： 2022/02/26 10:20

No.4 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/02/26 10:31

散乱しないなら一直線に太陽光が突っ込んでくるから、太陽の周りは真っ暗。

これが宇宙空間や月面上での様子。

地球には空気があるから、散乱した青い光で空気（や空気中の浮遊物）が出らされる。

だから、『空気が青く』見えてるの。目の前の箱を赤い光で照らしたら赤い色に見えるのと同じ。

散乱された青い光を「直接見るから」青いんじゃない。そこを勘違いしていらっしゃいます。

No.5 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/02/26 10:37

>短波長で拡散される

ではありません。短波長『ほど』強く『散乱』される、です。他の色の光も散乱されていますよ、ただ、相対的に弱いだけ。

因みに、波長の4乗に反比例、です（空気程度の粒子で散乱される場合は）。
※レイリー散乱とミー散乱で調べてみると面白いと思います。

No.6 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2022/02/26 11:31

青く見えると言う事は、青波長の電磁波が目に入るから。

「でも、散乱してるから、大部分はアサッテの方向へ行ってしまうのでは？」
という疑問ですよね。

そーですよ。空から目に入る青は一部で、大部分がアサッテに飛んでしまいます。

しかし、クッキリと青く見えるのは、波長が短い電磁波のエネルギーが極めて大きいからです。

それが網膜の細胞を刺激するから、チャント青と認識出来ています。

No.7 ベストアンサー 回答者： windwald 回答日時： 2022/02/26 14:38

#2です。

補足コメントありがとうございます。

コメントにいただいたとおりの解釈でだいたい大丈夫かと思います。
ただし
>でも実際は平行な方向の光だけなはずがなくて、光の方向と逆を向いたら真っ暗になるわけでもない。
この部分はほぼ誤りです(表現上の誤りかと思います)。
太陽光線はほぼ平行光線と見なせます。地球に大気がなければ、太陽の方角以外はほぼ真暗闇。昼間でも遠くの星が見通せる世界になります。

https://images.nasa.gov/details-iss064e018896
こちらはISSからみた日の出の写真ですが、空は真っ暗で、大気のある地球表面に差し込んだ太陽光線が散乱され、地球表面の大気層が青く見えるのが分かります。
昼間の空はこの散乱による青が太陽の方角をのぞき全天から到達しているものです。

この回答へのお礼

ありがとうございます！！！！！！
完全に理解できました！！！！
地球の表面が青く見えるのも幻想的で素敵ですね！！
この青は空の青と同じ散乱によるものなのですね！！
理解が出来たことで凄く興味深いです！！
ありがとうございました！！

お礼日時：2022/02/26 15:19