季節によって青空の青色は変化する？

質問

青空は太陽光のうち短波長の青色光が大気によって乱反射することで起こる。この大前提として忘れていけないのは青空の背後に存在する暗黒の宇宙。もし、青空の背後に？明るく赤い巨大な物体があれば、その部分の空は赤っぽく見えると思うのです。とすると、夏よりも太陽高度が低くなる秋の方が、太陽光の絶対量？が減り、その結果青色光の散乱も減り、結果として夏よりも濃い青空(背景の宇宙の暗黒があるから)が出現することになる？　もちろん冬の方がさらに濃い青空が見えることになる。と、こんなことを考えました。実際はどうなんでしょうか？　実際の四季の青空の色(濃さ)についてご存知の方、意見をお持ちの方投稿してください。

回答No.1

starflora · ベストアンサー

季節によって、空の「青色の青さ」は変化しません。変化するとすると、その「青の光の光度」です。この理由は、太陽高度が低くなると、地球上空大気の一定面積に当たる太陽の光の総量も、太陽高度と相関して増減するからです。夏至の時が、もっとも空の光度が強く、冬至の時に、もっとも空の光度は弱くなります。

　　「青の色」が変化しないことは、空が青いのは、「レイリー散乱」という現象によるもので、この散乱は、光の前方に、光の波長よりも小さな物体がある場合起こり、波長の４乗に逆比例して、散乱は大きくなります。

　　「レイリーの散乱」については、次のようにわたしは記しました：

　　＞No.187774 質問：光の散乱について
　　＞http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=187774

　　＞「レイリーの散乱」は、光の波長よりも、ずっと小さな微粒子に光が「散乱」する場合の現象です。光の波長は、赤い光が、大体０．８ミクロンで、青い光が０．４ミクロンです。レイリーの散乱は、「波長の４乗に逆比例」して起こります。赤と青だと、波長に二倍の差があるでしょう。すると、４乗ということは、１６倍青と赤では違いが出てくるのです。

　　ここで述べているように、波長に応じて、散乱の係数は決まっています。太陽が高い位置にある昼間は、散乱された青い光が地上から見え、空一面の大気分子が散乱して青い光を主に四方に放射するので、空全体が青く見えるのです。この青さの程度は、太陽光スペクトルに変化がない場合、その波長成分ごとで、散乱の度合いが決まっていますから、空に満ちている青い光（や、その他の色の光）の全体的な割合は、同じになります。光の場合は、減色混合ですが、混合の波長比率は、季節によって変化がありません。変化するのは、太陽高度の低下などによる、総エネルギーの変化です。

　　（ただ、太陽高度が低くなると、青に、幾らか赤みが混じって、少し紺色あるいは紫がかってきます。ごくわずかな変化ですが、これは、太陽が天頂にある時よりも、低い高度にある場合の方が、通過大気の層が厚くなるためで、この極端な例が、夕焼けの赤です）。

　　従って、夏の空は明るく耀いていて、秋はより暗くなり、冬はもっと暗くなります。しかし、「色相」としての青の色はほぼ同じであることになります。青の色の光度が変化するのです（そして幾分、紺青・青紫がかるのです）。

　　それよりも、日本の場合、春から夏にかけて、湿度が高く、大気のなかに水蒸気や霧や霞などが混じります。また、大気温度が上昇し、気流が起こり、大気が不安定になります。それに対し秋・冬は、空はよく冷え、霞などがなくなり、大気が安定してシーイングがよくなります。これは、日本列島の上空を吹く季節風の影響もあります。結局、「冬になると何故星は鮮明に見えるのか？」という質問の問いと同じことが、この場合云えることになります。以下のＵＲＬを参照してください：

　　＞No.222563 質問：冬の富士山
　　＞http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=222563

　　空の青さの色相は変化しなくとも、地上に到達する前に、霞や霧や水蒸気の白い色が混じると、「青としての鮮明さ」が希薄になります。秋空は、多分、まだ光度が十分あり、しかも春や夏の大気中の水蒸気など、「青の色」を弱める要素がなくなているので、鮮やかな青に見え、また、途中の水蒸気や霞などを見ていた夏や春の空に較べ、より高い処の青の散乱光を見ているので、空高い彼方に、青が鮮明に見えるのだと思います。

　　結局、四季の青空の「色の濃さ」は、「全体としての光量＋太陽高度による色相の僅かな変化＋中間妨害物質の色（水蒸気、薄雲、霞など）」によって決まって来ることになります。最初の項は、太陽高度から比較値が計算できます。最後の項は、大気の水蒸気濃度や、気象状態の統計から値が得られるでしょう。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=187774,http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=222563

お礼

さっそくの回答ありがとうございます。大変良くわかりました。２００％満足！！

回答No.2

noname#11476

詳しくはstarfloraさんが既に回答されていますので省略します。

その昔大学時代に当時の教授と（光学が専門です）、スイスの真っ青なとてもきれいな空の色をした写真を見ながら（その教授がヨーロッパにいたときに撮影した物です）、日本ではなかなかこういう空が見えないよねぇ、こんなに水蒸気が多くてはね。
と話していたのを思い出しました。
日本でも、冬だとまだ水蒸気の量は少ないのですがスイスの山岳地帯にはとてもかないません。

私は風景写真を撮るのも好きなのですが、日本ではなかなか良い青空には巡り会えませんね。
夏は特にひどいですね。ほとんど水蒸気ではないかと思ってしまいます。

では。