夕日（夕焼け）が赤いのは空に青を取られているから

皆さんは太陽の色を何色だと思っているでしょうか。太陽の絵を描く時に赤く塗る人が多いように思いますが、朝日や夕日の色をイメージしているのでしょうか。

しかし太陽の光は赤ではなく白です。朝夕に見える赤い太陽は本来の色から青色が抜かれたものなのです。

太陽の光は白い

光には波長があり、人間は光の波長を色として感じる感覚器である錐体細胞を持っています。この錐体細胞の働きによって長波長の光は赤く、中波長の光は緑に、短波長の光は青く見えます。

太陽からは様々な波長の光が出ており、太陽光線をそのまま見ると沢山の波長の光が見えます。赤・緑・青の光が一緒くたになると白く見えるので、つまり太陽の色は白という訳です。昼間の太陽は眩しくて見えませんが白いですよね。

しかし太陽は赤いというイメージが強いです。これは朝日や夕日が赤く見えるからだと思いますが、なぜ日中と朝夕で太陽の色が変わるのでしょうか？実はこの色の違いは空が青い理由と関連しています。

空は青いです。青いということは青い短波長の光がその辺りで弾かれて散乱（周囲に反射）しているということです。

空気は何もないように感じますが実際の所はチリやガスなどの微粒子が漂っており、太陽光はそれを素通りできずぶつかり散乱します。光はその波長よりも十分に小さい粒子にぶつかった時は波長が短い光ほど多く散乱する性質を持っており、空で青い光が散乱しているために空が青いのです。

ついでに雲が白いのは雲を形成している水蒸気の粒子が大きく、光がぶつかると全ての波長の光を散乱するからです。光が波長に対して十分に大きな粒子にぶつかった場合、どの波長の光も均等に散乱されます。

ちなみに光が波長より十分に小さい粒子にぶつかった時に短波長の光ほど多く散乱する現象を「レイリー散乱」、十分に大きな粒子とぶつかった時にどの波長の光も均等に散乱される現象を「ミー散乱」と言います。空が青いのはレイリー散乱、雲が白いのはミー散乱によるものという訳です。

太陽光線が空を通ると、レイリー散乱により徐々に青い光の占める割合が少なくなっていきます。

太陽との距離が近い昼間であれば青い光も地表まで届き、太陽の光は白く見えます。しかし朝夕は地表から太陽までの距離が遠いため、短波長の青い光が途中で散乱して届かない割合が多くなります。

また散乱しにくい長波長の赤い光も、空気を通る距離が長くなれば散乱する割合が増えます。すると地表近くで赤い光が散乱する割合が多くなり、朝夕の太陽や朝焼け・夕焼けは赤く見えるという訳です。

宇宙空間には地球の大気圏内にあるような粒子が存在せず、光は何にもぶつかりません。だからレイリー散乱もミー散乱もせず、宇宙空間は真っ暗なのです。

大気のない惑星から空を見上げると、空は黒く太陽は白く見えます。これも光が散乱していないためですね。

それでは大気が少しだけある惑星はどうなのかと言うと、少し面白いことが起きます。火星には若干ではありますが大気が存在するため光が散乱しますが、空は赤く夕焼けは青く見えるそうです。

火星は太陽系の四番目の惑星で地球のひとつ外側を回っており、まるで火のように赤いことから火星と名付けられました。しかしその火星から見た夕焼けは青いそうです。

火星は大気が薄く、地球と比べて1%の厚さもありません。そのぶん光が微粒子にぶつかる機会も少なく、地球のように空で短波長の光が散乱する頻度も少ないです。しかし地表と太陽の距離が遠い朝夕には微粒子に当たる機会が増えるため、火星の夕焼けは青くなるそうです。

もしもSF小説のように火星をテラフォーミングして大気が分厚くなれば、火星の空も地球同様に昼は青く夕焼けは赤くなるかもしれませんね。人類が火星に移住できるようになる日は果たして来るのでしょうか？

ちなみに火星が赤いのは酸化鉄などからなる赤い土に覆われているからで、火星の空がピンク色なのはこの砂が強風で空に巻き上げられているからです。大気の薄い火星では地球とは比べ物にならないほど風が吹き荒れており、とんでもない規模の砂嵐が起きています。うーん、住めなさそう…