なぜ夕日は赤く、昼間の空は青いのか？レイリー散乱と高度による空の色の変化

空が青く見える理由は、レイリー散乱によるものです。しかし、夕日が赤く見える理由や、同じように高い高度で空が青く見えるのかといった疑問について、詳しく解説します。

レイリー散乱とは

レイリー散乱は、光が大気中の分子や小さな粒子に衝突して散乱する現象です。短い波長の光（青色や紫色の光）は長い波長の光（赤色の光）よりも散乱されやすく、このため昼間の空は青く見えます。青い光は大気中で多く散乱され、私たちの目に届く光の大部分を占めるため、空が青く見えるのです。

夕日が赤く見えるのは、太陽光が大気を通過する際に、光の波長が長くなるためです。太陽が低い位置にあると、光は大気中を長い距離進むことになります。このため、青色や紫色の光は散乱され、残った長い波長の赤色やオレンジ色の光が空に届くため、夕日は赤く見えるのです。

高い高度で空を見ると、空はどのように見えるのでしょうか？高度が高くなると、大気が薄くなるため、散乱が少なくなります。その結果、空はより暗く、深い青色や黒に近い色になります。また、高い高度では、大気中の分子が少なく、太陽光の散乱が少なくなるため、昼間でも空が青く見えることは減少します。

ただし、高度が非常に高い場合（例えば飛行機の上や宇宙空間）では、散乱が少なくなるため、空は黒に近く、太陽の光が直接的に強く見えることになります。したがって、高い高度で見ても、昼間のように鮮やかな青い空は見られません。

昼間の空が青い理由はレイリー散乱にありますが、夕日は赤く見えるのは、太陽光が大気を通過する距離が長く、青い光が散乱され、赤い光が残るからです。高い高度では、散乱が少なくなり、空は暗くなりがちですが、完全に青くならないことが多いです。このように、空の色は時間帯や高さによって変化する自然の現象です。