−空気中で青い光が散乱−

　すばらしい疑問（ぎもん）をもちましたね。和也君が言うように、たしかに空は青く見えます。でも夕方や朝方は赤く見えます。不思議（ふしぎ）ですよね。このなぞをとくには、光の性質を知る必要があります。それでは実験をしながら光の性質を調べましょう。
　用意するのは２リットル入りのペットボトルと牛乳、強い光が出る懐中（かいちゅう）電灯。ペットボトルには水を入れます。
　部屋の電気を消し、真っ暗にしてから、懐中電灯でペットボトルに横から光を当ててください。このとき、光の通る筋（すじ）がよく見えませんよね（図１）。そこでペットボトルの水に牛乳を２、３滴（てき）たらします。そして、よく振って、同じように光を当ててください。光の通った筋がさっきより明るく見えますね（図２）。
　これは牛乳にふくまれる小さなつぶに光が当たり、四方八方（しほうはっぽう）に散（ち）らばっているからです。このように光が散らばることを「光の散乱（さんらん）」といいます。
　実験で使った懐中電灯が太陽、ペットボトルの水が地球をとりまく空気の層（そう）、牛乳にふくまれる小さなつぶが空気中の酸素（さんそ）やちりなどになります。つまり太陽の光は地上に届（とど）くまで、空気中の酸素やちりなどの小さなつぶにぶつかり、四方八方に散らばっているのです。
　ここで重要なのが、太陽の光は、図３のようにさまざまな色があることです。そう、虹（にじ）の色と同じですよね。光は色によって散乱しやすさに違（ちが）いがあります。もっとも散乱しやすいのが青い光です。昼間はその青い光が空気中で散乱して空全体に広がり、私たちの目に入ってきます。こうして昼間は青く見えるのです。
　それでは同じ空なのに夕方の空が赤く見えるのはどうしてでしょう？　これは太陽の光が通る空気の層の長さが関係しています。
　昼間は真上に近いところから太陽の光がさしこみます（図５）。これに対して、太陽が沈む夕方は光が斜めからさしこむため、地上に届くまでには、空気の層を長く通らなければなりません（図６）。そうすると、散乱しやすい青色などの光は途中で弱まってしまい、散乱しにくい黄色や赤い色の光だけが残ります。そのため夕方の空は赤く見えるわけです。これは朝方も同じです。
　これも実験できるのでやってみましょう。さきほど使ったペットボトルを、図７のように真上から懐中電灯を当ててください。これが昼の空の状態です。次に、ペットボトルを寝（ね）かせて底（そこ）の方から光を当ててください（図８）。底の部分は青白く見えますが、栓（せん）の部分は黄色や赤っぽく見えるはずです。
　さて、空が青く見える理由を説明するもとになった光の散乱という現象は、私たちの身近な生活の中に応用されています。ノートパソコンや携帯（けいたい）電話、携帯型ゲーム機などの液晶（えきしょう）ディスプレーが明るく見えるのは、裏側にあるライトで照らされているからです。しかし、そのままでは明るさにむらが出てしまいます。そこで、光を散乱させる小さなつぶがふくまれているフィルムをライトに取り付け、ディスプレー全体を明るく、見やすくしています。