なぜ空は青いの？
答えは「空気が青をえこひいきしているから」
晴れた日に空を見上げると、どこまでも青い。
でも、ちょっと待って。太陽の光って、白っぽく見えるよね？ 白い光なのに、どうして空は青くなるんだろう。
まじめに説明しよう。
空は、青い色を「えこひいき」している。
- 太陽の光には、にじの色が ぜんぶ入っている
- 空気のつぶにぶつかると、青い光だけが あちこちに はね回る
- だから、どこを見上げても 青い光が 目にとどく → 空が青く見える
1太陽の光は「にじ色ぜんぶ入り」
太陽の光は白っぽく見えるけれど、じつは 赤・オレンジ・黄・緑・青・あい・むらさき の光がまざったものなんだ。いわば「光のミックスジュース」。
そのしょうこに、三角形のガラス（プリズム）に光を通すと、にじの色に分かれる。雨あがりのにじも、空にうかぶ水のつぶがプリズムのかわりをして、光を分けているんだよ。
2青い光だけが「ピンボール」になる
光は、海の波のように「波」になって進んでいる。そして色によって、波の長さがちがうんだ。
- 赤い光：波が長い（なわとびを大きく ゆったり回すかんじ）
- 青い光：波が短い（なわとびを小さく せかせか回すかんじ）
空気は、目に見えないほど小さな「つぶ」（ちっ素や酸素のつぶ）でできている。光がこのつぶにぶつかると、波が短い青い光ほど、あちこちに はね返されやすい。まるでピンボールの玉みたいにね。いっぽう赤い光は、ほとんど はね返されずに まっすぐ進んでいく。
どれくらい ちがうかというと、青い光（波の長さ450ナノメートル）は、赤い光（700ナノメートル）より 約5.9倍 も はね回りやすい。
3だから、空のどこを見ても青い
はね回った青い光は、空のあちこちから ぼくたちの目に とびこんでくる。だから、太陽がない方向を見上げても、空ぜんたいが青く光って見えるんだ。
つまり空は、青い光を とくべつあつかいして、そこらじゅうに ばらまいている。これが「えこひいき」の正体だ。
4じゃあ、夕焼けはなぜ赤いの？
夕方、太陽は地平線の近くにある。そのとき太陽の光は、空気の中を ななめに長〜く 旅してから とどく。
長い旅のとちゅうで、はね回りやすい青い光は あちこちにちらばって「迷子」になってしまう。最後まで まっすぐ とどくのは、はね回りにくい 赤やオレンジの光。だから夕焼けは赤いんだ。
5むらさきの空にならないのは なぜ？
するどい人は「波が短いほど はね回るなら、いちばん短い むらさき の空になるんじゃない？」と思ったかもしれない。いい質問だ。
答えは2つ。① 太陽の光には、むらさきが青より少ない。② 人間の目は、むらさきを感じにくい。 この2つが合わさって、ぼくたちには「空色」に見えるんだ。
牛乳で「夕焼け」をつくろう
用意するもの
- 透明なペットボトル（500mL、まっすぐな形のもの）か、透明なコップ
- 水、牛乳（スプーン1〜2はいくらい）
- 懐中電灯 または スマホのライト
- 暗くできる部屋
やりかた
- ペットボトルに水を入れ、牛乳を少しずつ入れてまぜる。うっすら白くにごるくらいでストップ。
- 部屋を暗くして、ボトルの底（または横）からライトを当てる。
- ボトルを横から見てみよう。水がうっすら青白く見える。
- 次に、ライトの反対側からのぞいてみよう。光がオレンジっぽく見える。これが夕焼けと同じしくみ！
牛乳の中の小さなつぶが、空気のつぶのかわりに光をはね回している。牛乳を入れすぎると真っ白になってしまうので、少しずつ入れるのがコツ。
Q1. 火星（かせい）の夕焼けは、何色でしょう？
こたえを見る
青っぽい色。火星の空には、こまかい砂ぼこりがたくさんうかんでいて、地球とは光のはね方がちがうんだ。NASAの探査車も、火星の青い夕焼けを写真にとっているよ。
Q2. 月の上で、昼間に空を見上げたら何色？
こたえを見る
真っ黒。月には空気がほとんどないので、光をはね回す「つぶ」がない。だから昼でも空は黒く、星が見えるんだ。
Q3. 雲が青くなくて白いのは、なぜでしょう？
こたえを見る
雲は、空気のつぶよりずっと大きな水や氷のつぶでできている。大きなつぶは、どの色の光も同じくらい はね返すので、全部の色がまざって白く見えるんだ。
とうふ博士が ショート動画で 説明するよ
空が青く見える現象はレイリー散乱と呼ばれます。光の波長よりずっと小さい粒子（空気中の窒素や酸素の分子）による散乱の強さは、波長の4乗に反比例します。
散乱の強さ ∝ 1 / λ4
波長450nm（青）と700nm（赤）で比べると、(700÷450)4 ≈ 5.9 となり、記事中の「約5.9倍」はこの計算によるものです。
19世紀にレイリー卿がこの関係を示し、のちに「空気の分子そのものが光を散乱している」ことも明らかになりました。さらに1910年、アインシュタインは気体や液体の密度のゆらぎによる光の散乱を理論的に扱い、空の明るさの測定からアボガドロ数（一定量の気体に含まれる分子の数）を見積もれることを示しました。「空の青さから分子の数がわかる」というのは、子ども向けの誇張ではなく、物理学の歴史そのものです。
空がむらさきに見えない理由は、太陽光のスペクトルでむらさきの成分が相対的に少ないことと、ヒトの目（錐体細胞）のむらさきへの感度が低いことによります。雲が白いのは、雲粒が光の波長と同程度以上の大きさのため、波長によらずほぼ均等に散乱する（ミー散乱）からです。
声かけのヒント：答えを教える前に「なんでだと思う？」と予想してもらうと、実験の驚きが大きくなります。夕方に実際の空を見ながら「いま光は長い旅をしてきたんだね」と話すのもおすすめです。
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空の色に「なぜ？」を感じたお子さんには、光を自分の手で分けてみる体験がいちばんの続きになります。晴れた日に窓ぎわでプリズムをかざして、床ににじを作るだけで、今日の話が「知ってる」から「見たことある」に変わります。
高価な教材は必要ありません。まずは数百円〜で手に入る道具から、気軽にどうぞ。
選ぶポイント：角が丸く加工されたもの、アクリルなど割れにくい素材のもの。
商品をみる（準備中）選ぶポイント：写真が多く、空・雲・虹のページがあるもの。小学校低学年なら、ふりがな付きを。
商品をみる（準備中）選ぶポイント：対象年齢と、家にあるもので足りるかどうか。
商品をみる（準備中）
以上、とうふ博士でした。くずれないうちに帰ります。
