以前の記事で、なぜ空は青いのかということを説明しました。
しかし、同様に空に浮かんでいる「雲」の色は青色ではなく白色です。
そこで今回は「雲はなぜ白いのか(&雨雲はなぜ黒いのか)」について説明してみたいと思います。
まず、「雲」とは何か、ということを簡単に説明しましょう。
雲は、空気中の水蒸気が冷やされ、水や氷の状態で集まっているものです。
この雲を構成する水や氷の粒のことを「雲粒」と呼びますが、この雲粒は、太陽から届く7色の光の全てを同様に散乱する(吸収すると同時に四方八方に放出する)性質を持っています。
この性質により、雲の中は7色全ての光が広がっていくことになります。
7色全ての光が混ざった時に見える色は白色なので、雲は白く見えるのです。
【少し詳しい説明】
空が青く見えるのは、空気の分子のように、光の波長に比べて十分小さい分子が青っぽい光を強く散乱する「レイリー散乱」という現象によるものでした。
一方、今回の雲の粒子である雲粒は、光の波長と同程度の大きさを持っています。このように、粒子が光の波長と同程度の大きさを持っている場合、その粒子は特定の光のみ強く散乱する、ということはなく、7色全ての光を同様に散乱します。この現象は「ミー散乱」と呼ばれます。
では続いて、雨雲が黒っぽく見える理由についても説明いたします。
雨雲は、普通の雲より水や氷の粒の数が多く密集している状態です。
太陽から届いた光は、密集する水や氷の粒に当たるうちに、吸収されたり反射されたりしてどんどん弱まっていきます。
その結果、雲の下側まで届く光の量は少なくなるため、雨雲は暗くなって黒く見える、ということです。
ちなみに、下から見ると黒い雨雲も、飛行機で上から見たり、横から見たりすれば、そこには十分な光が届いていて、「ミー散乱」されているので白く見えます。
以上、雲が白い理由(&雨雲が黒い理由)について説明しました。
前回の「空が青い理由」と是非セットで覚えておいてください。