虹が半円に見える理由

質問

虹について勉強する機会がありました。
虹のできる仕組みはよくわかったのですが
『太陽とプリズムとなる水滴と観察者のなす角度が
40～42度となる位置に見られる』というのがあまり理解できていないような気がします…
40～42度となる位置というのは横一直線になったりしないのでしょうか。地上で見ると虹は弧状ですよね。すると弧の低い部分はそれよりも低い角度にならないのですか？地球が丸いことと関係があるのでしょうか。
わかりにくい質問だと思いますがよろしくお願いします。

回答No.2

Yosha · ベストアンサー

>40～42度となる位置に見られる』というのがあまり理解できていないような気がします

丸い水滴に、細い光を中央から周辺部に向かって移動させ、水滴で反射して出てくる光の角度を観察してくと、中心部では突き抜けていた光がある場所から手前の方に反射して光が出て来るようになります。続けて周辺の方に光源を移動させて行くと、バラバラであった反射角が、40～42度になるときが多くなります。
つまり太陽光を受けた雨粒からの反射光は広い範囲に散らばっていますが弱いため見えず、そのなかの40～42度に集中した反射光のみが虹となって見えます。

>40～42度となる位置というのは横一直線になったりしないのでしょうか

横一直線になったりしません。
理解を容易にするため、太陽を背にして立っている姿を想像してください。
手にコンパスを持ち、コンパスを40度位に開いて、柄の方を手前にし、針の方を自分の頭の影の方に向けます。
そこで、針の向きがぶれないようにして、コンパスを回します。そのときコンパスの鉛筆の付いている方の延長線上に虹が見えることになります。

>地上で見ると虹は弧状ですよね。すると弧の低い部分はそれよりも低い角度にならないのですか？地球が丸いことと関係があるのでしょうか

上記の理屈から、基本的に虹は円に見えます。地球が丸いこととは全く無関係です。

地上で見る虹は、太陽と自分とを結ぶ線の影の方向の延長線が下向きになり地面などに邪魔されて本来条件が満足したら出来るであろう虹の一部しか見えませんが、見えるのはどの部分も円の一部であることには違いがありません。したがって「低い角度」(この意味を広がって見えると解釈)で見えるたはしません。目の錯覚です。

太陽と自分と虹とを結ぶ角度は虹がどこにあっても約140度です。太陽の光が雨にあたって、雨粒の内部で反射した光が虹となって見えるので、この条件を満たす天気のよい夕方(太陽の高さが低い)で夕立(雨)があるときなどにしか見ることができないのはこのためです。

地上で虹の下半分を見ようと思えば、規模は小さいながらも円に近い虹を見ることができます。
自分の影を作らないためにちょっと工夫します。
手鏡と、水の入った霧吹き(噴霧器)を持ち、夕方、太陽を背にして立ちます。手に手鏡を持ち横に一杯伸ばし、手の影のある付近に水を噴霧します。手鏡を回しながら鏡を通して出来た虹をみます。
噴霧する位置と、手鏡とをうまく調節できると小さいながらも丸い虹が見えます。

お礼

コンパスの例えですごく理解が深まりました！そのように考えれば確かに半円ですよね！ありがとうございました！

回答No.5

noname#160321

＃３のお答えは笑えますが、
飛行機から見ると幸運なら円い虹が見えます。成層圏飛行中は雲がないので難しいのですが。
上手く見えるときなどはキャビンアテンダントの方が教えてくれますよ。

お礼

飛行機でもチャンスありなんですねー！時々乗る機会があるので是非見てみたいです！ありがとうございました！

回答No.4

debukuro

＞40～42度となる位置に見られる
光源と自分を通る直線に対しての角度です

＞弧の低い部分はそれよりも低い角度にならないのですか
太陽でも何でもいいですから明るい点光源を背にして暗い方に向かって霧を吹けば円形の虹が出来ます
月笠日笠も虹の一種です

＞横一直線になったりしないのでしょうか
水滴は球形なので円形の虹しか出来ませんが水滴ではなく氷晶の場合は
水平や垂直の虹が出来ますがいわゆる虹色ではなく白です
これらが組み合わさって十字形の「サンクロス」ができます
冬の早朝に北海道で時々見られます

お礼

サザンクロス、気になります。
この冬は北海道に行ってみようと思います。ありがとうございました！

回答No.3

noname#215107

地上で見ているので半円に見えます。残りの下半分は地面の方向となり、見えません。

こんど虹が見えたときは、そのまま数百メートル上昇してから観測してください。上昇した後からでも虹が見える程度に雨が広範囲に降っていれば、完全に円に見えます。

お礼

（欄を間違えました）間に合うかわかりませんが今度虹が見えた時はヘリコプターに乗ってみようと思います！ありがとうございました！

補足

間に合うかわかりませんが今度虹が見えた時はヘリコプターに乗ってみようと思います！ありがとうございました！

回答No.1

R_Earl

> 0～42度となる位置というのは横一直線になったりしないのでしょうか。

この42°というのは、「地面から42°」ではなく、「観測者から42°」です。
つまり、『首を42°上に向けて見える方向』や『首を42°右に向けて見える方向』や『首を42°左上に向けて見える方向』になります。
横一直線の虹の右端を見ようとしたら、首を90°右に向けなければなりません。

お礼

そういうことになるんですね（笑）理解できました！ありがとうございました！