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2015年3月18日 (水)

「空が青いのはレイリー散乱だ」…アルドノア・ゼロ

日本テレビのアニメ作品『アルドノア・ゼロ』
Aldnoah_zero
そのエンディングで…
Aldnoah_zero_rayleigh_scattering
空が青いのはレイリー散乱だ
 ↑
お~!それ、とっても重要!
「空が青いのは、大気中の小さなチリで波長の短い青い光が散乱されるから」 ではありません。空気=窒素や酸素の分子で青い光が(赤い光よりも)強く散乱されるからなんです。「チリ」ではなく「分子」です。そして、その散乱を「レイリー散乱」といいます。

「空の色はなぜ青い?」という素朴な疑問に「子供でも分かるように」答えるのは、かなり難しいと思います。でも、この「空の色はなぜ青い?」という素朴な疑問に答えられると、子供たち&一般の人たちのサイエンス・マインドを刺激できますから、いろんな企業/団体/個人のサイトで「空の色はなぜ青い?」が解説されています。

では、「空が青い理由」で検索すると~
(2015/03/18時点で)3番目に出てくるF社のページ…「チリ」で説明しています。←ダメだよ~。このページのイラスト/文章をみると子供向けを意識していると思われますが、子供にも分かるようにと難しい用語(酸素分子,窒素分子,レイリー散乱)を使わず「チリ」で説明してしまったために、科学的に正しくない説明になってしまっています。

一方(2015/03/18時点で)4番目に出てくるこちらのページ…
キヤノンサイエンスラボ 空はなぜ青いの? ←このページ いいね!
『【散乱】は空気中の分子で起こる』では…
『19世紀末までは、光は大気中のチリや水滴にあたって散乱していると考えられていました。ところが、・・・』と、この説明で「チリ」ではないことが分かります。そして、
『そこで、空気中の窒素や酸素の分子にあたって散乱していると結論づけたのがレイリー(イギリスの物理学者・1842-1919)です。散乱にもいろいろ種類がありますが、この空気中の分子による散乱などを特に「レイリー散乱」というのはそのためです。』←この説明なら子供にだって分かりますよね。
「レイリー散乱」なんて出したら子供には分からないだろうから、もっと簡単に…という気配り?は不要です。なんだかよく分からないけど「レイリー散乱」っていうのがあるんだ~と知ることが重要だと思うんです。今は分からなくても、やがていつか「レイリー散乱って何だろう?」と自分で調べる子がいるかもしれないじゃないですか。でも「空の色はなぜ青い?」かを「チリによる散乱」で納得してしまうと、その子/人はずっと「レイリー散乱」という正解にたどり着かずに終わってしまうんです。実は私も、かなり長い間、空の色が青いのはチリによる散乱だと思ってました(汗;)

だから、アニメ『アルドノア・ゼロ』を見た人たちがエンディングの『空が青いのはレイリー散乱だ』というフレーズを聴いて、「レイリー散乱」を調べたら、日本の科学レベルがアップしますよね(^o^)v

※空の色が青いのは「チリ」によるものではない。ということは日常の経験からも分かります。
雨上がりの空、「抜けるような青空」と表現され「真っ青」ですよね。雨は空気中のチリに水蒸気がくっつき水滴となって落ちてきます(⇒e-気象台:雲ができるまで)。ですから、雨上がりの空にはチリは少ないんです。空が青いのがチリによる散乱なら、雨上がりの空は青くない…ってことになっちゃいます(^^;

キヤノンサイエンスラボ 空はなぜ青いの? の『【散乱】現象もいろいろ』には…『ちなみに、光の波長と、空中に浮いている水滴やエアゾールなど粒の大きさがほとんど等しいときは、「ミー散乱」します。この場合の散乱の強さは波長と関係がありません。雲が白く見えたり、大気汚染があると空が白っぽく見えるのはこのためです。』…ということで、チリによる散乱では空は白くなります。

さて、私が『空が青いのはレイリー散乱だ』←それ、とっても重要!と思うのは…
「レイリー散乱って何?」と思った人の何人かは「レイリー散乱」で検索するでしょう。すると…ググって2ページ目の ⇒空の偏光特性の実験 - 東京工業大学 を開く人もいるかもしれません。このページの『2. 空が青い理由、夕焼けが赤い理由』もお勧めなんですが、ちょっと文字が多すぎて、子供や一般の人が読み進めるには苦労します。そこで、この辺はすっ飛ばしまして、『3. 空の偏光特性の実験』を見てください。←この実験、面白い!
空は偏光しているんです!そのことは2枚の偏光板を使って確認することができます。空が偏光しているのは「レイリー散乱」で説明できます。(チリによる「ミー散乱」では説明できません。) そして、昆虫の視覚は空の偏光を感じることができます。曇っていて太陽が直接見えなくても、空の偏光により太陽の方向を知ることができるのです!昆虫もスゴい!

「空が青い理由」→「レイリー散乱」→「空の偏光」→「昆虫の視覚」と科学知識のネットワークが広がっていくんです。だから「レイリー散乱」という言葉を子供にも伝えるべきだと思うんです。たぶん子供たちは(一般の人たちも)「レイリー散乱」なんて言葉すぐに忘れると思います。でも「レイリー散乱」から「昆虫の視覚」にまで科学知識のネットワークを広げる子もいるかも知れないじゃないですか。だから私は『空が青いのはレイリー散乱だ』と伝えることが重要だと思うのです(^_^)

昆虫が空の偏光を感じられることに興味を持った人におすすめの一冊…

昆虫―驚異の微小脳 (中公新書)

昆虫を「虫けら」と思ってはいけません。昆虫の脳はまさに驚異!です。この本、面白かったですよ~(^o^)

※関連記事
『マグヌスコップ』を『空飛ぶプラコップ』と呼んではいけない科学的理由
虹は七色ではない(無限です)赤紫はスペクトル上にはない



※2015/03/21追記
「空が青い理由」で検索すると… 約 1,040,000 件
「空が青い アルドノア」で検索すると… 約 719,000 件 ←アルドノア効果大きいです(^o^)
その検索結果トップに出てくるこちらのページ…
空はなぜ青い?「レイリー散乱」と「ミー散乱」とは。アルドノアゼロ6話より!|らいとめNews
このページでも『こことか参考になります。』とリンクを張ってる先が⇒キヤノンサイエンスラボ 空はなぜ青いの? でした。
このページ面白いです(^o^)
火星の空は赤くて、夕焼けは青いって話が。
火星の大気はほとんどが二酸化炭素で、二酸化炭素によるレイリー散乱で赤く見えるらしい。
あれ? でも、火星の大気 - Wikipedia によりますと…『大気には非常に塵が多く、火星の表面から空を見ると、明るい茶色から橙色に見える。』…ん~「塵」ってかいてありますね~。でもなんで塵が多くて赤く見えるの? 塵自体が赤いの? 二酸化炭素によるレイリー散乱じゃないの? …検索してみたけど答えは見つけられませんでした。
でも、火星の大気は赤いですね~⇒低軌道から見た火星の薄い大気圏 - Wikipedia

ところで、アルドノア・ゼロでは地球と火星は戦争状態にあります。火星人(といっても人類ですよ。タコ型火星人ではありません)は、地球より低重力の火星で生まれ育ったわけですよね。その火星人が地球に来て、普通に歩いてるんですが、地球の重力「重くね?」

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