空が青く見えたり、夕方には赤く見える理屈を教えてください。

青い光は他の光より波長が短いため、空気中に散乱しやすく、結果的に青く見える。朝夕は、光が長く大気層を通過するため、青い光が散らばり切り、結果的に赤い光が残るため、空は赤く見えている。という説明を読みました。
この説明から推察すると、大気層は、宇宙と地球の間の層で、そこに長く留まると青い光は見えなくなっていき、赤い光は大気層や、地球で長く留まることが可能な性質の光だということですか?
本来は、光は色々な色が混ざり合って出来ており、色により性質が異なるということでしょうか?

No.8 回答者： Hikaru99 回答日時： 2024/03/25 09:55

光がその波長より小さい粒子（主に空気中の気体分子）にあたるとレイリー散乱が起こります。

波長の短い光はエネルギーが高いので気体分子中の電子を振動させます。振動したエネルギーはすぐに安定した状態に戻りますが、そのときに同じエネルギーの光を放出します。これがまた別の気体分子中の電子を揺さぶります。可視光線では青色より紫色の方が波長が短くエネルギーも大きいのですが太陽光に含まれる紫色の光は多くなく、青色光の方がたくさん散乱するため空は真っ青になります。
昼間の太陽の高度が高いときには光が大気中を通る距離が短いため、そらが真っ青に見えても、青色の光も含めてすべての色の光が地表に届きます。
朝や夕では太陽の高度が低くなるので光が大気中を通る距離が長くなります。すると太陽光に含まれる波長の短い青色系の光のほとんどが大気中で散乱してしまい地表に届きにくくなります。それに対して赤色系の光は散乱しにくいため長い大気を通り抜けて地表に届きます。ですから赤色が目立って見えるようになります。

空の色はどうして青色？
https://optica.cocolog-nifty.com/blog/2010/06/po …

No.7 回答者： GJiDJ 回答日時： 2024/03/19 05:20

私の理解は以下のとおりです。

反射光は、その物体によって吸収されなかった光の色である。

なので、快晴の昼間の空の色が青いのは青以外の色が空に吸収されているため。
朝焼けや夕焼けは、太陽の方向の空が赤色付近の色以外の色が吸収されているためですが、昼間の青空と違い日没後や夜明け前の色の変化が神秘的です。

もうすぐ若葉の頃ですが、この鮮やかな新緑の色は木々の葉っぱが緑色以外の色を吸収して栄養にしているためです。

余計な一言です。
こんな素晴らしい景色を目の前にして、波長がどうのこうのと夜の闇のような低レベルな回答はしたくない。

No.6 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/03/18 21:34

波長の短い光が青く見えるのは人間の脳がそう認識しているに過ぎない。

他の生き物はもっと別の感じ方をするだろう。
光とは波長で語るものである。

大気層は地球の一部である。
「間の層」という言い方はしない。
「気象学」は地球物理学の立派な一分野である。

太陽光はあらゆる波長の集合である。
長い方は電波から短い方はｘ線まで、ほぼすべての波長が合わさっている。
ないのはガンマ線くらいのものである。
その証拠に太陽光は無色である。
色をすべてまぜると黒になるが、すべての色の光を混ぜると無色になる。

とどまることはできない。
光速は不変で秒速およを３０万キロである。
これは宇宙の基本原則であり変えることはできない。
重力による空間の歪みで多少速度は変わるが、地球程度の重力では影響はほぼゼロである。

なので、波長の長い光も波長の短い光も、速度はいつまでも変わらない、
ただ大気に含まれる分子や塵と出会ったとき、長い波長と短い波長では振舞い方が違うのである。

長い波長は分子や塵と出会ってもほとんど干渉せず素通りする。
なのでずっと直進する。
短い波長は分子や塵と干渉し方向を変えられる。
結果直進できず散乱する。
散乱の方向は出会った分子との角度次第で、統計的に見ればほぼ全方向である。
つまり宇宙方向にも散乱する。
地上にいる我々には、地表方向に向かう短波長だけが見える。

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2024/03/18 19:59

＞光は色々な色が混ざり合って出来ており、

色というより波長というべきです。目で見える色は、虹のように七色と言われる色でできています。
＞色により性質が異なるということでしょうか?
「性質」とはどのような事を想像していますか。色が違う（波長が違う）という事はそれぞれの色を代表する光子（光の粒）のエネルギーが違うという事です。ものに当たった時にエネルギーによって様々な変化を引き起こします。
＞「青い光は他の光より波長が短いため、空気中に散乱しやすく、結果的に青く見える。朝夕は、光が長く大気層を通過するため、青い光が散らばり切り、結果的に赤い光が残るため、空は赤く見えている。という説明」
これは正しいのですが、質問の仕方を見ていると基礎の基礎が分かっておられない様に思いますので、補足します。
レーザー光やサーチライトの強いビームの映像や写真は見たことがあるでしょう。本当は、埃が全くない非常にきれいな空気や真空中では、ビームは見えないのです。埃や空気の分子と衝突した光は散乱して進む方向が変わります。その内でたまたま目やカメラのレンズに飛び込んだ光だけ感じるのです。
太陽からは平行な光が降り注いでいるので空気がなければその光を感じることができないので真っ黒な空のはずです。月から見た地球は真っ黒な空に浮かんでいます。空気は波長が短い光（青い光）の方を強く散乱する性質があります。そのために空が青く見えます。
日の出日の入りの頃は太陽が浅い角度になるので通過する空気の長さは真上から（昼）に比べてずっと長くなります。その厚い空気層を通過する途中は上に書いたように青い光は散乱されます。散乱されるということは通過する光の成分のうち青い成分の透過量が減るということです。この様にして青い成分が減り相対的に赤の成分が多い光が生き残ります。これが夕焼け、朝焼けの下です。

No.4 回答者： trajaa 回答日時： 2024/03/18 14:34

光は留まりません・・・・・

ザックリ言えば、散乱している状況の光を見れば青色に
散乱しきってしまい波長の長い光しか到達できない状況になると赤色に見えるってことです

ですから大気の層が今の何倍にも分厚くなったり、大気中のチリなどが何倍にも増えれば朝焼けや夕焼けの時間帯はもっと長くなりますし
それがもっと進めば1日中夕焼けになるかもしれません

No.3 回答者： kairou 回答日時： 2024/03/18 14:12

光は 空中のどこかに 留まることはありません。

空気中の いろいろな物質によって 拡散します。
その拡散の度合いによって、人に目には
いろいろな色になって 見えるのです。
下記が参考になるかも。
https://ai-ken.co.jp/column/3347/
探せば もっと 分かり易いサイトも あるでしょうね。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/03/18 14:06

> …。

という説明を読みました。
はい、その説明でよいです。

> 大気層は、宇宙と地球の間の層で、
大気層と言うのは、地球の周りの空気の層を言い、
その外側を大気圏外と言います。

地球に届く光は太陽光です。
太陽から地球の大気圏外までは真空なので何もないため、
太陽光は、そのまま届きます。

> 光は…、色により性質が異なるということでしょうか?
はい、その通りです。
例えば、虹のように色が分離されるのは、
太陽光を反射する雨粒内で、色による光速度の違いがあるため、
なのです。

No.1 回答者： 河内のおやじ 回答日時： 2024/03/18 13:54

結論だけ言います。

光の波長の違いを人間が色と認識するだけです。