空が青い理由（レイリー散乱、チンダル現象）

なんか化学ネタ（というか物理ネタか）を書きたくなった。自分の勉強にもなるし。説明の練習も。あいまいなところがあったし改めて調べてみた。

「昼間の空って青いよな。…なぁなぁ、なんで青いのよ？」

それはね、「空気」と言う細かい粒子に「太陽の光」が当たって「太陽の光の一部（青色の光）」が「太陽の光の他の部分よりも」「多く」自分たちのほうに向かってきてその光を目でそれを捉えているからなんだよ。

↑簡単な答え
↓もうちょっと詳しい答えと補足

具体的には、空気の粒子は「ほぼすべての色の可視光の集合体（紫外線とかは今回は意味がないので無視）」である太陽の光のうち、「青色の光」を多く「散乱」させる（簡単に言えば粒子にぶつかった光の波をいろいろな方向へ拡散する現象）から空全体が青く見える。

・空全体が色が付いて見える理由
光自体はまっすぐにしか進まないため、太陽の光が散乱されない限り空が色付くことはない（色で言うと黒に、つまり夜空のように見える）。太陽光が空気によって満遍なく光を拡散させられるため、「空全体」が色が付いて見える。
また、空気によって拡散されているということは、空気がなかったら空は真っ暗で太陽だけ光って見えることになる（イメージとしては夜空の中に超輝いている星＝太陽があるといった感じ）。
・空が青く見える理由
「黄色〜赤色の光」も空気は散乱させるのだが、散乱させる量は少なく「昼間の太陽の位置」だと拡散された光の強度が青色の光の方が強く、それを目で捉えると青く見える。
夕焼けおよび朝焼けで空が赤く見える理由は、「観測者と太陽の距離」が昼間よりも長くなり、光の移動中に青色の光が散乱されすぎてしまい、ほとんどこちらに来なくなってしまうから。結果的にその位置では「赤色の光」の方が「青色の光」よりも散乱させられる量が多く、赤色の方が青色よりも強度が強くなり、それが目に見えるからである。
・雲が白い理由（補足）
雲を構成しているものは主に水滴であり、水滴は粒子の大きさ自体が大きいため光をほぼすべて拡散する。つまり、人間の目には太陽の光がそのまま入ってくるということ。故に雲は白く見える。上にも書いたが、太陽光は「ここでは」ほぼすべての可視光の集合体と考えてもらっても問題はない。白になる理由は１つ下の補足を参照。
・そもそも目ってどうやって景色を見ているのか
光には「紫、青、緑、黄、橙、赤」と言った感じで色を持っている。その色の光が混合されて目に入ることによって色、景色を認識しており、青色の光が強く入ってくればそれは「青色」、赤色の光が強く入ってくればそれは「赤色」として認識をする。ちなみに、全部の光が混ざると「白色」に、光がないと「黒色」に見える（光の三原色あたりを参照してもらいたい）。
・１つ上の説明でお前嘘ついているだろう（光について）
上で光は色を持っている、と言ったが嘘である。本当は上記「色を持った光」と言うのは人間の「目」と言う感覚器官が受けた際にそういう色であるというシグナルを脳に伝える「ある特定の波長の光」である。そのような目に見える波長を持った光を「可視光」と呼ぶ。
ある特定の、とかいうけど「上記ある特定の波長の範囲外の光」は見えないのかと言うと、その通りである。FM、AMラジオに使われているのはまさに「光」である。携帯やゲームボーイカラーについてる赤外線（InfraRed）や、お肌の天敵紫外線（UltraViolet）も「光」である。果てにはピカー、ドローリで有名な（？）放射能だって「光」である。今あげたのはすべて人間の目は捉えない「不可視光」だが、これらはいずれもれっきとした「光」である。
違いは波長とエネルギーの強さ。これらはリンクしているものだけどそんな話はまたいつか。あと「光」は「波」の一種である。