水（特に海水）は赤い光を吸収すると聞きました。白い光と赤い光の水中まで

Question

水（特に海水）は赤い光を吸収すると聞きました。白い光と赤い光の水中まで届く差が知りたいです。光源の明るさにもよると思いますが…

仮定の明るさを指定してもらって白が何ｍ赤が何ｍと言った具合で教えてください。周囲の明るさがない夜を仮定してください

学がないのがんばって検索かけたのですが分かりませんでした、中学生でも分かるぐらいに簡単に
教えていただけないものでしょうか？

図書館に行っても同様な答えが見つかりませんでした。。あとお手数ですが、根拠となるサイトや文献や公式があったらそれも教えてください。 間違えられないので…どうぞよろしくおねがいします。

htms42 · Accepted Answer

＃５です。

どれくらいの距離で見えなくなるかを判断する数値が吸収係数です。
完全に見えなくなるのではなくて一定の割合で弱くなっていくのです。
光の強さが初めの１／１００になればとか、１／１０００になればとかを自分で設定します。
この時の距離は吸収係数で計算できます。

ｗｉｋｉで「吸収係数」を引くと
Ｉ／Ｉｏ＝ｅ^(-αx)
という式が出てきます。
Ｉｏは初めの光の強度、Ｉは深さｘでの光の強度です。
ｅは２．７１８・・・という数字です。
光の強度が初めの１／１０になる深さは
ｘ＝２．３０２６／α
１／１００になる深さはこの２倍です。

http://www.center.osaka-wu.ac.jp/~buri/Student/2002_A.htm

には吸収係数のグラフが載っています。

縦軸のメモリは１０倍ごとになっています。
可視光線の吸収係数は３×１０^(-3)～１０^(-2)ｃｍ^(-1)ぐらいです。
赤と青で3倍ぐらい大きさが異なります。
α＝１０^(-2)ｃｍ^(-1)　だとします。
光の強度が１／１０になる深さは
ｘ＝２．３×１００ｃｍ＝２．３ｍです。
２．３×３＝６．９ですから約７ｍの深さで１／１０００になります。ほとんど見えなくなると考えていいでしょう。
α＝３×１０^(-3)ｃｍ^(-1)だとします。
光の強度が１／１０００になる深さは２３ｍです。

これが赤い光と青い光の違いです。

図書館で調べるというのはしんどいです。
なかなか見つからないでしょう。

htms42 · Answer

＞上記のαに当てはまる数字は、なんでしょうか？

αが吸収係数です。
これは実験的に決まります。
参考にあげたＵＲＬの中のグラフを見てください。

＞eの２．７１８と言う数字はどこから出てきたのでしょうか？
恥ずかしいのですが、計算が苦手で公式をとくことができません。

これについては中学生のレベルを超えています。
指数関数や対数をまだ習っていないと思いますのでむりです。
それでその式を解いた結果の式だけを書きました。
それが
１／１０になる時の距離がｘ＝２．３０２６／α
になるという式です。

ｅ＝２．７１８・・・　は自然対数の底に用いられる数字でネイピア数と言います。http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%82%A4%E3%83%94%E3%82%A2%E6%95%B0

吸収係数の定義式で出てきた表現は一定の割合で減少していくような現象ではいつも出てきます。
放射性物質の崩壊と半減期の表現でも出てきます。

htms42 · Answer

＃５です。

＞赤色の光の吸収と光の散乱について、違う会見が混ざり、どちらがどうなのか分からなくなってきました

＃５に
＞赤が散乱されにくいということであれば海に潜って水中から太陽の方を向いた時には赤く見えるはずです。水の中から見た時にどのように見えるかがどちらの説に軍配が上がるかの判断基準になるとしていいでしょう。

と書いたのですが、分かりませんか。水に潜って上を見れば青く見えるでしょう。
ＴＶでも見慣れていることのはずです。
引用したサイトにはその写真が載っています。
光の吸収を表すグラフも載っています。

htms42 · Answer

私も何度か同じような質問に答えています。

海の水が青く見えるのは、空の青が映っているからだとか
青い光は散乱されやすい、赤い光は透過しやすい
という説が多いです。
でも水という物質が赤い光をいくらか吸収するという性質があることはあまり行きわたっていない知識のようですね。あまり強い性質ではありませんので水の量が少ない時には顕著ではありません。海の水のように量が多くなると目立ってくるのです。
赤が散乱されにくいということであれば海に潜って水中から太陽の方を向いた時には赤く見えるはずです。水の中から見た時にどのように見えるかがどちらの説に軍配が上がるかの判断基準になるとしていいでしょう。
この写真を載せた上で吸収係数を議論しているサイトがありましたので載せておきます。

http://www.center.osaka-wu.ac.jp/~buri/Student/2002_A.htm

このサイトでは元々の太陽光線の中に青い光の成分が多いことと水が赤い色の光を吸収するということの２つで水に潜ると青く見えると説明しています。
前半は空が青く見えるというのと同じ内容です。

可視光線の吸収は赤外線の吸収に比べたらごく小さいものです。

赤外線の吸収は分子振動が原因で起こります。
液体の水、気体の水のどちらでも起こります。
赤色の吸収は液体の水では見ることができますが気体の水では見ることができないそうです。固体の水では液体の水の場合よりも強くなります。ブルーアイス（青氷）という言葉があります。夏山の雪渓で氷の塊に出会う問青く見えるのが印象的です。
気体の水では見えないといううことから赤の吸収には分子間の結合（水素結合）が関係しているだろうという予測が成り立ちます。赤外線の吸収に相当する分子振動がいくつかカップルしているとすれば説明できそうです。
英語版のｗｉｋｉではこの議論がされています。
Electromagnetic_absorption_by_water
Color Of Water

＃４様は習われたということですが珍しいと思います。

Doteppara · Answer

お答えを見ていると、私が教わった内容と異なるものが幾つか見られます。
　単純に言いますと、水は、青色の光を散乱し、赤色の光を吸収すると教わりました。可視光線の中では、青色の光が一番吸収されにくく、海ならば一番深くまで届きます。赤色は、吸収されてほとんど届きません。
　海の生態系を見ても、例えば、深いところにいる赤色の魚は、赤色の光線のないところでは、真っ黒になって目立たなくなります。海藻に赤色のものが多いのは、そこまで届く青色の光を最大限吸収して効率よく光合成を行うためです。

詳しくは、
http://www.tzwrd.co.jp/fish/fish6.pdf
http://sepia.chem.keio.ac.jp/kenkyu5_new.html
を参考にしてください。

Kunfu · Answer

既に、s_saraさんがお答えしているとおりなので、あまり参考にならないとは思いますがちょっと補足を。

まず、白い光とわれわれが感じるのは太陽の光球（表面温度６０００度）から届く、可視光の範囲の波長がすべて混ざった光です。
したがって、そもそも赤い光と白い光が届く水深のデータは存在しません。
しかも、場所によって水の透明度が違うので一般的なデータはありません。
昔、北海道の摩周湖がきれいだった頃、世界一の透明度で４１ｍという数字がありますが、これは湖上から円盤が見える深さなので、あまり参考になりそうもありません。

光は、波長より充分に小さい粒子にあたると球面放射として散乱される性質があります。
具体的には大気を構成する窒素や酸素の分子や水の分子のことです。
この散乱は、波長の４乗に反比例して起こりやすくなっています。
平たく言うと、波長が短い青の光が散乱されやすく、波長の長い赤い光ほど透過しやすくなります。

その結果、空や海は青く見えるのです。
空が青いことを説明したイギリスのレイリー卿にちなんで「レイリー散乱」と呼ばれる現象です。
http://www.nikkiso.co.jp/products/particle/technical/principle/theory06.html
それに対して、空にぽっかり浮かぶ雲が白く見えるのは、雲が光の波長より大きい水滴や氷の粒でできているからです。
この場合、光の波長にかかわらず全部反射してしまうから白く見えるのです。
こっちの現象は「ミー散乱」といいます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9F%E3%83%BC%E6%95%A3%E4%B9%B1

太陽を地上から見ると、少し黄色く見えるのは青い光の成分が一部散乱されているからなのです。
これが海の中だと、波長の短い光からどんどん散乱されて最後には赤い光しか残らなくなります。

したがって、赤い光が吸収されやすいという文献は存在しないでしょう。

s_sara · Answer

あなたの望む回答じゃないかもしれませんが、お答えします。

まず最初に白い光というのは、赤い光も含めた七色の光によって構成されています。
七色の光というのは、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫、の事です。
そして、水（特に海水）は赤い光を吸収するのではなく、赤い光を透過するのです。
透過とは、光が通り抜けて反対側に行くことです。
そして、水（特に海水）が青いのは、青い光を反射するから青く見えるのです。
中には、緑色に見える場合もありますが、それは青を超えて緑も反射しているからです。
ですので、光が何ｍまで届くかといった検証はまだ誰もしていないと思います。

深海に行けば行くほど暗くなるのは、光を透過し反射できなくなるからです。
ですので、その検証をしようと思えば水の中に物体を降ろし見えなくなる距離までを測ればいいと思います。
ですが、水（特に海水）も綺麗な水ばかりではなく、不純物のせいで透過距離は短くなっています。
純粋に水だけで検証するのは難しいと思います。
だから、赤い光が何ｍまで届くかといったことは誰も知らないと思います。

もしかしたら、「探偵ナイトスクープ」という番組に依頼をしたら実験してくれるかもしれませんが、
純粋な水で数百ｍもの深さを再現できないと思うので不可能に近いかもしれません。
それでも、知りたいと思うのであれば一度「探偵ナイトスクープ」に投稿してみてはいかがですか？
参考URLに「探偵ナイトスクープ」のホームページを入れておきますので参考にしてください。

以上、あなたの知りたい情報ではないと思いますが回答とさせていただきます。

参考URL：http://www.asahi.co.jp/knight-scoop/

s_sara · Answer

新しく質問するのは良いですが、古い質問を削除しないでください。
長文にて回答を書いていたのですが、消えてしまい、こたえる気がうせました。

水（特に海水）は赤い光を吸収すると聞きました。白い光と赤い光の水中まで

＃５です。

この回答への補足

＞上記のαに当てはまる数字は、なんでしょうか？

＃５です。

私も何度か同じような質問に答えています。

お答えを見ていると、私が教わった内容と異なるものが幾つか見られます。

この回答への補足

既に、s_saraさんがお答えしているとおりなので、あまり参考にならないとは思いますがちょっと補足を。

あなたの望む回答じゃないかもしれませんが、お答えします。

この回答への補足

新しく質問するのは良いですが、古い質問を削除しないでください。

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング

　お答えを見ていると、私が教わった内容と異なるものが幾つか見られます。