ワクちゃん雑学

虹はどうして七色に見える?雨粒の中で起きる光の変化

雨上がりの虹と赤・黄・緑の葉を二つの場面で描いたイラスト

虹は、太陽の光が空気中の雨粒へ入り、曲がったり反射したりして観察者へ届くことで見えます。光の色によって曲がり方が少し違うため、白く見える太陽光が色に分かれます。ただし実際の虹は、七本の独立した色の線ではなく、連続的に色が変わっています。

ワクちゃんワクちゃん:雨粒の中に七色が入っているの?
チャッピーチャッピー:太陽の光が雨粒で進む向きを変え、色ごとに分かれて見えるんだよ。

雨粒の中で、光は屈折と反射をする

代表的な主虹では、光は雨粒へ入るときに屈折し、内部で一度反射した後、外へ出るときに再び屈折します。その過程で色ごとに進む向きが少しずつ違う光が、目へ届きます。雨粒が七色に塗られているわけではありません。

一つの雨粒だけが大きな虹全体を作るのでもありません。空間にある多くの雨粒から、観察者の目へ届く光の方向がそろって、円弧状の虹として見えます。

ワクちゃんワクちゃん:一粒の雨が、大きな橋の形の光を作る?
チャッピーチャッピー:たくさんの雨粒から届く光が関わるよ。観察する人からの方向がポイントなんだ。

七色は、連続した色を分けて呼ぶ数え方

日本では赤・橙・黄・緑・青・藍・紫の七色と数えるのがよく知られています。これは見える色の帯を名前で区切る考え方で、隣り合う色の間に厳密な境界線があるという意味ではありません。色の呼び分け方によって数え方は変わります。

主虹では外側が赤、内側が紫です。外側にもう一本見える副虹では、雨粒内部での反射回数が異なり、色の並びが逆になります。

ワクちゃんワクちゃん:七色の境目を定規で引けるのかな。
チャッピーチャッピー:実際は連続した色だよ。七色は色に名前を付けて区切る数え方なんだ。

太陽を背にして、雨の残る方向を見る

地上で虹を探すなら、太陽と反対の方向に雨粒がある状況が手掛かりになります。太陽の高さや雨の位置によって見え方は変わります。虹の端が地面の特定の場所に置かれているわけではないので、そこへ歩けば触れられるものではありません。自分の位置が変われば、目に光を送る雨粒も変わります。

ワクちゃんワクちゃん:虹の端まで歩いて行きたいな。
チャッピーチャッピー:虹は固定された物ではないよ。場所を変えると、目へ光を送る雨粒も変わるんだ。

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参考:気象庁の大気光象に関する解説。

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