空気やX線はどうして眼に見えないのでしょうか？

可視光線というのがあり、それ以外の波長は人間の眼には見えないそうですが、
どうして見えないのでしょうか？
見えてもいいですよね。
また空気が見えないというのも不思議です。
人間にとって大切なもののはずですが。
空気は昆虫などにも見えない不可視の存在なのでしょうか？
見えない理由を教えてください。

よろしくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2006/03/11 10:55

これは、とても良い質問ですね。

鋭い！


空気の分子の大きさは、たしかに０．１～１ｎｍオーダーです。
それに光の矢が見事的中する確率は非常に少なそうです。

しかし！

私達の周りには、金属、プラスチック、木、コンクリート・・・・・・
これらの原子の大きさも、やはり０．１～１ｎｍオーダーです。


じゃー、なんで見えるのでしょーか？


固体や液体は、空気に比べて大体１０００倍の密度を持っています。
そして、それらの原子配列の間隔は、１～１０ｎｍ程度です。

これでも説明がつきません。


じゃー、なんで見えるのでしょーか？！！！


正解は、「光が反射する」からです！

我々の目に見える物の反射には、私が思うに、大きく分けて３種類あります。


１．原子が光を受け、それをまた返してよこす

２．異なる物質同士の境目で反射

３．透明な物質であるはずなのに見える


以下、詳細説明。


１．
「原子が光を受け、それをまた返してよこす」
原子（の電子）が、光をいったん受け取り吸収し、それによって原子の状態が変わり、それが元通りに戻ろうとするときに、光を放出する。
（特に、金属については「ドルーデの法則」というのがあるそうだ。）
色のある物質については、その物質が、どの色の光を吸収するか、どの色の光を反射するかという性質によるものです。

身の回りにある、透明でない物質は、全て、これだと思って結構です。



２．
「異なる物質同士の境目で反射」
屈折率の異なる２つの物質が隣接しているとき、２つの物質の境界線で反射が起こる。

ガラスは透明ですよね？
しかし、ガラスの瓶は、我々の目には見えます。

米村でんじろう先生という方をご存知でしょうか？
先生が、昨年ぐらいにテレビでやっていた、興味深い実験があります。
それは、油を水槽一杯に溜めておき、その油の中にガラス瓶を入れると、ガラス瓶が消える！、というものでした。
油とガラスの屈折率の値は、非常に近く、したがって、油とガラスの境界では反射が起こりません。
ですから、水槽の中と一体のようになり、見えなくなるわけです。


３．
「透明な物質であるはずなのに見える」
透明な物質であっても、細かい粒々やデコボコがあると、鏡面のように単純な反射ではなく、光が散乱され、透明に見えなくなる。

曇りガラスは、ガラスでありながら、透明に見えません。
曇りガラスの表面は、ちょうど可視光線が散乱するのにちょうどよい小ささのデコボコになっているからです。
光は鏡面のように真っ直ぐ反射されず、様々な方向へ散らばります。
人間は、これを「白」と認識するのです。
（くもりガラスに水をかけると、透明になるのは、凹凸がなくなったのと似た状況になるからです）

白い紙もそうです。
紙の表面には小さい凹凸があります。ですから、鏡のような単純な反射でなく、あちこちに反射されるのです。
冬場のガラス窓の曇りも、全く同じことです。

クルマのフロントガラスの内側を拭くために「くもり止め一発」などのスプレーを使いますが、あれは界面活性剤でして、石鹸の仲間です。
一般に、水蒸気が水滴に戻るとき、「核」があると水滴になりやすくなります。核に水がくっ付くのです。
（飛行機雲は、この原理で発生するのです。）

界面活性剤入りのスプレー剤を使って、ガラス表面や鏡の表面を拭くと、核になる粒々（ほこりやタバコの煙など）をふき取る効果があるだけでなく、界面活性剤のガラスの濡れ性が強まり、細かい粒々の水滴が出来にくくなります。




では、なぜ空気が見えないか？

まず、氷は透明ですが、空気との屈折率の差によって、表面反射が起こり、それによって、氷の形（輪郭）は視認できます。

これを逆に考えましょう。

氷の中に閉じ込められた人間がいるとします。
氷の中の人間からは、氷は見えませんが、空気の輪郭は見えます！

さらに氷の表面をざらざらにします。
すると、氷の中の人間にとって、空気は白く見えます！


今度は、晴天の空を考えましょう。
太陽光のうち、上空の空気（粒子）で散乱されやすいのは紫・青で、残りの、若干黄色っぽいの光が地上に到達し、それが「太陽の丸い形」で見えます。
紫・青は、あちこちに散らばり、その結果、空全体が青く見えます。
つまり、「人間は、太陽光のスペクトルのうち青い成分を、上空大気という巨大スクリーンに投射するリアプロジェクションテレビで見ている」ということになります。


なお、
ご質問文にある
「X線はどうして眼に見えないのでしょうか」
についてですが、
これは今後、人類もしくは他の生物が突然変異・進化をしていったときに、Ｘ線を見ることができる生物が誕生するかもしれません。

そして、その生物がＸ線視認を強みにして、他の生物種との競合に勝てれば、存続するでしょう。

シャチやイルカが、人間が聞くことの出来ない周波数帯の音を聞けるのは、そのような機能を強みにして代々生き残ったということでしょう。


ただ、Ｘ線は、地球上の生物の柔らかいところは透過してしまうので、将来の人類？が、その機能を有するのは難しいかもしれませんが。

No.6 回答者： SortaNerd 回答日時： 2006/03/13 15:58

空気が見えたら大変ですよ。

あたり一面空気ですから、空気の壁に阻まれて他のものが全く見えません。
また、そもそも空気にさえぎられるような光は太陽から地上に来るまでの間に空気にさえぎられてしまいます。

結局、太陽から来ている光の大部分は人間は見えるようにできています。

No.5 回答者： ency 回答日時： 2006/03/11 17:01

No3 ency です。

ちょっと補足しておきます。

No4 sanoriさんのおっしゃるように、屈折によって光の波長・速度・進行方向が変わりますから、「そこにある」ことはわかるようになりますね。

でも、プールで泳いでいるときに「水」が見えているのかといえば…どうなんでしょうね。

別の例では、水がいっぱいに入ったペットボトルと、空のペットボトルは、パッと見ただけではどっちがどっちか区別がつきにくいですよね。
これをもって「水」が見えているのかといえば。。。

いずれにしろ無色のもののばあい、屈折によって「そこにある」ことは確認できることは確かですね。
ただし、その場合であっても、それを確認できるのは透過した先にある何かに光が反射して、その反射した光というか像の見え方でしか判断できませんよね。

もちろん、境界面で一部の光が透過せずに反射している場合には、それだけでそこにあることを確認できますよね。

ちなみに、モンシロチョウは紫外線を見ることができるらしいですよ。
紫外線を見ることができない人間には、オスもメスも羽の色は白く見えますよね。
紫外線が見えるモンシロチョウには、オスの羽の色はは紫外線色に見えるんだそうです。
# 紫外線色：紫外線のみ反射したときに見える色。。。
# いや、色がないもので、こんな表現になっちゃいました。。。

そうやって、お互いにオスとメスを見分けているらしいです。

そう考えると、宇宙のどこかには X線の波長が可視領域の生物がいてもおかしくはないですよね。
# 当然、その生物には私たちの姿は見えないでしょうし、私たちもその生物を見ることは
# できないでしょうけど。。。
# あ、そうか、屈折で「何かがいる」ことはわかるかな？

No.3 回答者： ency 回答日時： 2006/03/10 23:55

> 可視光線というのがあり、それ以外の波長は人間の眼には見えないそうですが、

> どうして見えないのでしょうか？

単純に受信感度の問題ということになるのかなぁ。。。
言い換えると、ある範囲の波長を選択的に受信するほうが効率が良いから、ということでしょうか。

すべての波長の電磁波を受信することは現実的ではありません。
# 波長の1/2だったか1/4だったか。。。
# 電波を効率的に受信するのに必要なアンテナの話ですが、光も電磁波の一部ですから
# それと同じことが言えるのではないかと思います。

> また空気が見えないというのも不思議です。
> 人間にとって大切なもののはずですが。

空気が見えるためには、空気の分子が光を反射する必要があります。
可視光線の波長は 400nm程度～800nm 程度です。
それに対して、分子の大きさは 0.1nm 程度です。
つまり、波長に対して分子の大きさが小さいために、反射せずにすり抜けてしまうんです。
ということは、可視光線が透過する→色は見えない…ですよね。

でも、濃度が高くなると色づいて見える気体もありますね。
たとえば「塩素」なんかは緑っぽい色だということです。
こんな色の気体は他にないらしいので、緑っぽい気体が漂っているところには近づかないことです。。。
# 塩素って、猛毒ですからねぇ。。。

…と、高校時代の化学の時間にに聴いた覚えがあります。
勘違いや誤解があるかもしれませんが、なんとなく私は納得してしまいました。。。

No.2 回答者： Zero-Wing 回答日時： 2006/03/10 23:20

人間を含めた動物の耳は、自分に都合よく周囲を認識できるように、進化しています。

地球上にふりそそぐ電波は、我々が可視光線と呼んでいる波長の光が多く、それだけをキャッチした方が効率がいいのでそれだけが認識できるようになっています。

空気は、その地球上に多く降り注ぐ可視光線が素通りしてしまうので見えないのだと思います。

No.1 回答者： svocm 回答日時： 2006/03/10 22:55

空気は見えています。

全体的に均一に弱く光を反射しているので、
見えていないように見える（？）だけです。
月面着陸した宇宙飛行士の写真を見たことがあると思いますが、
まわりはいかにも宇宙、という感じですよね。
もし地球上で空気が見えていなければ、同じように昼間でも
宇宙丸見え、のような状態になるのではないでしょうか。

なぜX線が見えないか、というのは網膜が感じる波長の範囲に関する
医学的なことなのでよくわかりません。
ただ、X線は網膜を透過しますから、絶対に見えませんね。