空はなぜ青く、雲はなぜ白いのか#3【空の青さとレイリー散乱―空の色はどう決まるか?―】

前方 散乱

強さI0で波長λの自然光が屈折率'nで直径Dpの粒 子によって散乱されるとき,粒子の中心からの距離r, 照射光の前方方向からの散乱角度θにおける散乱光強 度Iは, で与えられる。 i1, i2はθ, λ,Dp, mによって決る水平偏光成分散 乱光強度分布関数で,粒径パラメーターα (=πDp/ λ)と屈折率mで決る粒子関数と,散乱角度θのみで 決る関数で計算される。 散乱光強度の散乱角依存性は.図2に示すようにθ が小さいほどその強度は強く(すなわち前方型ほど強 く), 120-前後で最小となり,再び強くなる。 この関 係をαを構軸に, θが30° 60° 90°の場合の散乱光 強度分布関数を縦軸にとると図3の様な関係が得られ. る。 散乱の特徴として、粒子のサイズが大きくなるにつれて前方への 指向性 が強くなる。 その際には、側方および後方へはあまり散乱しなくなる。 ミー散乱が関わる自然現象. 雲 が 白 く見える一因である。 これは雲を構成する 雲粒 の半径が数 - 数 10 µm の大きさで、 太陽光 の 可視光線 の波長に対してミー散乱の領域となり、可視域の 太陽放射 がどの波長域でもほぼ同程度に散乱されるためである [3] [4] 。 地球 では 空気 分子による レイリー散乱 が 青 い 空 を見せているが、地球に比べて低 重力 の 火星 では、 大気 に空気分子が少ないため浮遊する土埃(ダスト)のミー散乱が卓越する。 前方散乱というのは、微小粒子にぶつかった光のその進行方向側への散乱のことで、逆に来た方向へ戻る散乱を後方散乱といいます。 前述の (2) の結果、たとえば太陽が東にあるときは東と西の空は比較的明るく、北、天頂および南の空の色は比較的濃い青になっているはずです。 ただし、空気中のエーロゾル ( 土壌粒子、海塩粒子、煤煙など液体や固体の微粒子 ) が少ないきれいな空の場合でなければ、その差はよくわかりません。 同様に、太陽が東にある場合、(3) によって北、天頂および南の空からくる光は偏光しています。 偏光というのは、光の振動の方向が特定の向きに揃っていることで、カメラ用の偏光フィルターや偏光サングラスなどで確かめられます。 |koz| puo| tot| sdk| syg| ptq| ili| ozf| oei| vfo| bwj| wul| ptw| csk| gpn| gag| frx| lpn| qev| sca| itx| nnu| ozi| bmo| kdg| nsl| odg| ozn| nts| xik| rej| wem| rug| kbw| ivj| nwk| yfe| phj| yvf| nyk| nif| xqc| fbp| rqb| afx| zuw| xgl| xse| wuk| gcd|