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虹ができるのはなぜ?彩雲やそのほかの光の現象についても解説

投稿者:
オリーブオイルをひとまわし編集部

2019年5月14日

雨あがりなどには、空に虹がかかるのを目にすることがある。現象としては誰もが知っていることだが、子供に聞かれたときなど、その仕組みについてきちんと説明できる人は多くないかもしれない。そこで今回は、空にかかる虹の仕組みについて解説する。七色に輝く雲として知られる「彩雲」や、空に見られるそのほかの光の現象についても紹介しよう。

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1. 太陽と水滴とが織りなす光絵巻!虹ができる仕組み

虹とは、光のスペクトルが並ぶ円弧のかたちをした光のことをいう。本来、太陽は白っぽい光をしているが、空気に含まれる水滴のなかを通ると屈折したり反射したりすることで光が分解され、虹色の帯に見える。雨があがって太陽の光が射したときに起こりやすいのはそのためだ。

空気中にはたくさんの水滴が漂っているが、そこに光が射しこみさえすれば虹が見えるわけではない。とくに太陽の高度が高い場合、虹は低く小さく見えるため、人間の目では認識しづらいことが多い。太陽の位置が低くなる朝や夕方であれば、空の高い位置に虹が出るため、より見えやすくなる傾向がある。

虹は本来、円のかたちをしている。虹は対日点(太陽と観測者を結ぶ線の延長方向にある点)を中心に発生する決まりになっていて、対日点は地平線より低いところにあるため、アーチ型になって見えるというわけだ。太陽の位置が低い朝や夕方ほど、大きな虹を見ることができる。

雨あがりだけでなく、勢いよく水しぶきをあげる滝の周辺などでも見ることができるほか、自分で作ることも可能だ。試してみたい方は、太陽を背後にして霧状に水をまいてみるとよいだろう。円のかたちをした虹が見られるはずだ。

2. 雲が虹のように七色に輝いて見える「彩雲」とは?

雲が七色に輝いて見える不思議な現象、「彩雲」を見たことはないだろうか。彩雲とは、上空にある薄い雲が赤や緑、黄など、鮮やかな色に分かれて見える現象のことをいう。彩雲は、回折(太陽光が雲の粒を回りこみながら進むこと)によって発生する。赤い光と青い光はそれぞれ波長の長さが異なり、赤い光は青い光よりも大きい角度で雲の粒を回りこむことになる。色によって光の進行方向が変わるため、本来白っぽく見える太陽の色が分かれて見えるというわけだ。

彩雲が発生した場合、雲のふちと中心では色が違って見える。これは、雲の粒の大きさによって太陽の光の回りこみ方が違ってくるためだ。雲の粒はふちのあたりがもっとも小さく、中央へいくほど大きくなるため、色の変化を見ることができる。

彩雲は瑞雲や慶雲などと呼ばれることもあり、縁起がよい雲だといわれてきた。仏教では釈迦如来が誕生した際に発生したとされ、よいことが起こる前触れだと考えられているようだ。俗に地震の前兆とされることもあるが、現段階では科学的な根拠は示されていない。

3. 虹以外の光の現象

虹や彩雲以外にも、さまざまな光の現象が見られる。たとえば、高い上空に巻雲や巻層雲が発生しているときに見えやすいのが、「ヘイロー」と呼ばれる現象だ。太陽や月に薄い雲がかかっているとき、その周囲に光の輪が見えることをいう。とくに太陽の場合は、日暈(ひがさ)と呼ばれる。

ブロッケン現象もよく知られている。太陽の光が背後から射しこんでいるとき、影のそばにある雲の粒などによって光が散乱され、影の周囲に虹のような光の輪が見える現象だ。山岳で発生する気象現象として認知されているが、飛行機に乗っているときに見られることもあるようだ。

結論

虹は、空気に含まれる水滴のなかを太陽光が通った際、屈折したり反射したりして光が分解され、虹色の帯に見える現象だ。彩雲やヘイロー、ブロッケン現象など、そのほかの気象現象の仕組みもあわせておさえておくとよいだろう。

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