太陽の本当の色は黄色ではない理由

2018年5月29日

あなたは、太陽の色を聞かれたらは、何色だと答えますか?

子供の絵にもよく描かれているように、やはり「赤」というイメージが強いかもしれません。

しかし、実際に昼間の空に出ているのは、白みがかった黄色のような太陽で、それが時のうつろいとともに、夕方になるとオレンジ色に変わります。

果たして、太陽の本当の色は何色なのでしょうか?光の色が、見る時間や場所、季節などによって変わるのはなぜでしょうか?

実は、この太陽の色の見え方には、人間の目が感じる色彩や光の仕組み、地球上に存在する大気などが大きくかかわっています。それは、まさに空が青くみえるのと同じ原理なのです。

ここでは、本当の太陽の色について、私たちの目にはなぜ黄色やオレンジ色に見えるのかを考えながら分かりやすく紹介します。

本当の太陽の色とは

地球上で、太陽は、黄色がかった白色に見えます。

しかし、実際の太陽は、他のどの色よりもシアン色(緑がかった明るい青)の光子(光の粒子)を多く放出しているといわれています。

それなら太陽は青緑色に見えるはずですが、私たちの目にそう見えないのは下記の理由があるからです。

太陽が白っぽくみえる理由

大気のない宇宙で、太陽を見た場合、純粋な白色をしています。それは、太陽の光が、単色ではなく、異なる複数の色が混ざり合ってできているからです。いわゆる、虹を構成する七色全てです。

そして、七色は、それぞれに光子のエネルギー量が異なります。ちなみに、波長が短くエネルギー量が強い光子から、紫、藍色、青、緑、黄色、橙、赤という順。

一般的に、青色のように波長が短い高エネルギーの光は、黄色やオレンジ色などに比べて運動量が多く、激しく振動して(飛び回って)います。

大気の影響を受けない宇宙では、光を遮るものがないため、エネルギー比に関係なく、全ての色が重なって、ほぼ等しく目に入ってくるので、私たちの目には白く見えるのです。

しかし、地球上では、わずかですが、光の波長にばらつきが生じます。なかでも高エネルギーの青色の光子は、空気中の分子にぶつかって散乱しやすい性質があるため、私たちの目に届く青色の光子は弱く、それが結果的に太陽を黄色っぽい白色に見せています。

雲は白く、空は青く見える理由

まず、地球に届いた太陽光のなかでも、激しく振動している青い光子は、空気分子とぶつかりやすいため、あちらこちらにまき散らされていきます。

すると、太陽が高い位置にある日中は、青い光子が、上空で散らばって、空が青く見えるというわけです。

空に浮かぶ雲は、水滴や氷のなど空気の分子よりも大きい粒がたくさん集まってできています。

太陽の光が雲にあたると、これらのたくさんの分子が、光の波長やエネルギー量に関係なく、あらゆる光子を散らばらせてしまいます。これを乱反射といい、全ての色が乱反射して目に入ることで、人は、雲を白い色と知覚します。

乱反射は、色を消して、白く見せるのです。

雪も同じ原理で、雪を構成している分子によって、全ての色の光子が雪の中で、あちらこちらに乱反射した状態になるため、白く見えます。

夕日や朝日が赤っぽくなる理由

日の出や日の入りには、太陽が上側から、横に移動していき、水平線に近くなることで、光子が(上ではなく)ななめに空気の層を通るため、私たちにの目に届くまでの距離が長くなります。

このことは、光子がより多くの大気、つまり、より多くの空気分子を通過しなければならないことを意味します。

すると、青い光子は、たくさんの空気分子とぶつかって、さらに散らばって少なくなっていき、波長が長く低エネルギーの黄色や赤色、オレンジ色のみが残って私たちの目に届くため、夕日や夕焼け空が赤っぽく見えるというわけです。

まとめ

このように、太陽が地球では黄色っぽく、宇宙では白っぽく見えるのには、大気の影響や光そのものの性質が大きく関わっています。

仮に地球に大気がなかったら、朝焼けや夕焼けは赤くなく、太陽の色もまた違って見えるなんておもしろいですね。