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散乱

電磁波が大気中の気体分子やエアロゾルにぶつかると反射される。
これを散乱という。散乱は電磁波の進行方向が曲げられるだけで吸収
されない。

種類 内容
レイリー散乱 入射してくる電磁波の波長が粒子(気体分子)の半径より非常に大きい
場合の散乱。散乱光の強度は電磁波の波長の4乗に反比例する。
ミー散乱 電磁波の波長とそれを散乱させる粒子(エアロゾル等)の半径が同じ程度
の大きさである時の散乱。散乱光の強度は波長によらない

レイリー散乱の例(空は何故青いのか?)

  1. 可視光線の波長は気体分子の波長よりはるかに大きいので、レイリー散乱の特徴であ
    る波長の短い光線ほど空気分子に強く散乱される。可視光線の中で、赤色の波長より
    青色の波長の方が短い為、青色の方が強く散乱されて空が青く見える。つまり空の色
    は太陽からの直接光でなく散乱光を見ているのである。
  2. 可視光線の中で青色より紫色の方が波長が短いのに何故空が紫色に見えないのか?
    紫色の部分は青色よりエネルギーが少ない為、地上に届くまでに大気が厚すぎて減衰
    してしまい青色だけが残る為である。飛行機に乗れば空が薄紫色に見えるのはこの為
    である。
  3. 日の出前や日没後の空が橙色に見えるのは何故か?
    太陽は大気を斜め(長距離)に通りわれわれの目に届く為、波長の短い紫色や青色は
    散乱されてしまい、結果橙色や赤色が残る為である。

ミー散乱の例(雲は何故白いのか?)

  1. 太陽光線はエアロゾルや雲粒によりミー散乱され、散乱光は入射した太陽光と同じ様
    に白色色に近いからである。
  2. この結果空気が汚れた日にはエアロゾル等によりミー散乱され空が白っぽく見え、
    晴れた日には雲粒等によりミー散乱され雲は白く見えるのである。

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