飛行機雲が虹色になる理由とそのメカニズムについての解説

飛行機が高空を飛行中に発生する飛行機雲には、虹色の現象が見られることがあります。この珍しい現象は、飛行機の後ろに引かれる雲が光の屈折や干渉によって虹色に見えることから起こります。今回は、そのメカニズムと関連する物理的な現象について解説します。

飛行機雲とは？

飛行機雲は、飛行機が高空を飛行する際に排出する水蒸気が冷却されて凝結し、空気中の微細な水滴や氷の粒となって形成される雲です。特に飛行機が高高度を飛ぶと、周囲の温度が非常に低くなるため、排出された水蒸気が瞬時に冷却されて、凝結が起こりやすくなります。

飛行機雲は、主に水蒸気が氷の結晶として形成されます。これにより、飛行機雲は氷晶を多く含んだ薄い雲になります。

飛行機雲が虹色に見える理由は、光の屈折と干渉が関係しています。高高度では、飛行機が排出する水蒸気が冷却されて小さな氷の粒を形成します。この氷の粒は、太陽の光を屈折させたり、反射させたりすることで、光のスペクトルを分解し虹色を作り出します。

虹色の飛行機雲が見えるのは、主に氷晶のサイズや配置によって光の干渉が発生し、特定の波長の光が強調されるためです。これが、飛行機雲に虹色が現れる主なメカニズムです。

質問では「高度１万メートルで丸い水滴が出来るのか？」とありますが、実際には、飛行機雲の氷晶は必ずしも丸い水滴とは限りません。高高度では、水蒸気は氷結して氷晶となり、氷の結晶が六角形の形状を取ることが一般的です。

したがって、飛行機雲に含まれる粒子は、丸い水滴というよりは、六角形の氷結晶であり、この結晶が光を屈折させることによって虹色が見えるのです。

飛行機雲に虹色が繰り返される現象は、光の干渉によって複数の色の帯が交互に現れるためです。光が氷晶を通過する際、異なる波長の光が異なる角度で屈折し、干渉を引き起こします。これにより、虹色が層のように現れます。

また、黄色の部分が見える理由は、光の干渉パターンが特定の波長（黄色の光）で強調されるためです。この現象は、氷晶の形状やサイズに関連しており、干渉が特定の色を優先的に強調することによって見られます。

飛行機の影が虹色の飛行機雲に見られることは、実は光学的な効果によるものです。飛行機が飛行する際、その影が雲に映し出されることがあります。特に飛行機雲が氷晶を多く含んでいる場合、その影が虹色の飛行機雲の中に映り込むことがあります。

この現象は、飛行機が空中に影を落とし、その影が光の屈折と干渉によって虹色に見える飛行機雲と相互作用するために発生します。

虹色の飛行機雲は、飛行機が高高度で排出する氷晶が光を屈折させることで現れる現象です。この現象は、光の干渉や屈折によって、虹色の帯が現れるためです。また、飛行機の影が飛行機雲に映ることもありますが、これは光学的な効果によるもので、飛行機雲と影が交わることで視覚的に面白い現象が観察されます。