美しい夕日は実際に予測することができます。いつまた現れると思いますか？

5月14日、「北京に美しい夕日が出現」というニュースが人気検索となり、白熱した議論を巻き起こした。仕事を終えて家に帰る途中、ふと空を見上げると夕日が見えました。慌ただしい人々は立ち止まって眺め、一日の疲れを一瞬にして癒しました。

しかし、このようなロマンスは偶然ではありません。

それは予測可能だ

この記事を読んだ後

日没までスクワットできるか試してみよう〜

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夏の分類

日の出や日の入りのときに空、雲、山、建物などに現れる色をグローと呼びます。日の出の輝きを朝焼けと呼び、日の入りの輝きを夕焼けと呼びます。光を発する物体によって、天空光、雲光、地表光に分けられます。

空の雲

霞は、空気分子とその中に浮遊する塵、不純物、その他の粒子によって太陽の残光が散乱されることによって形成されます。この時、空に雲がなくても、空全体がバラ色の輝きで満たされます。

天公峡のLi Jun氏による写真

雲

雲は、大気によって散乱された太陽光が空の雲によって乱反射・散乱されて形成される色です。赤い輝きで覆われた雲は、しばしば火雲と呼ばれます。

写真：李海生

地形

中国の有名な気象学者である王鵬飛は、その論文の中で、山、川、建物などによる太陽の残光の乱反射によって形成される色も輝きであると特に強調しました。輝きの色は主に太陽の残光の色によって決まり、ここではこれを地表輝きと呼んでいます。

写真：ダイ・ユンウェイ

毎年冬至の頃になると、沈む太陽が北京の頤和園にある十七のアーチ橋を照らし、霞を作り出します。夕日に照らされた橋の穴全体が黄金色に染まり、「金光橋」とも呼ばれる美しい景観を呈します。

地形と霞（穴を抜ける金色の光）撮影：王秀麗

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煙霧の原因

霞の原因を理解するには、まず大気中の光学的効果、つまり散乱を理解する必要があります。

太陽光が大気圏に浸透すると、太陽光に照らされた空気分子やその中に浮遊するさまざまな粒子すべてが、周囲を照らす「電球」のように独立した光源になります。それらは小さすぎて明るさが弱すぎるため、それぞれの光源を視覚的に区別することができず、明るい空しか見えません。

大気中のこれらの「電球」からの光がなければ、太陽の外側の空は昼間でも暗く見えるでしょう。空気分子はそれぞれ異なる光を異なる方法で散乱します。青色光を散乱させる能力は赤色光の3.44倍です。したがって、私たちが普段見ている空は青いのです。

散乱効果

日の出と日の入りの際には、太陽光は正午よりも長い距離にわたって大気散乱を受けます。そのため、低高度に達すると太陽光の中に赤みがかった成分が多く残り、オレンジがかった赤い残光が低高度の大気に浸透します。晴れた空に霞が現れるのはこのためです。

戴雲偉が描いた煙霧の原因の簡単な図

大気中の空気分子によって生成される比較的単純な散乱効果に加えて、水滴、氷の結晶、ほこり、煙の粒子、胞子、花粉、細菌などのエアロゾル粒子も大気中に浮遊しています。これらの粒子が光に及ぼす散乱効果は比較的複雑です。自身の直径の大きさに応じて、さまざまな色の光を散乱します。

雲がある場合、雲は輝きの形成における「魔術師」としてより重要な役割を果たします。それらは、自身の形、厚さ、水滴や氷の結晶の大きさを変えることによって、輝きの色が絶えず変化し、それぞれの輝きがユニークでカラフルになります。

さらに、雲からの反射も補助的な役割を果たします。空、雲、地面の物体は、さまざまな散乱と反射を通じて互いに補完し合い、より複雑で多様な輝きを形成します。この時点では、誰が反射していて、誰が散乱しているのかを見分けるのは困難です。複雑なミストは熟成したワインのようで、どの成分が香りを放っているのか分からなくなります。

戴雲偉が描いた煙霧の複雑な原因の模式図

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夏の出現を予測するには？

ヘイズは対流圏で発生する気象現象であるため、大気中の他の現象と同様に、大気科学の理論を組み合わせることで事前に予測することができます。

雲のない空では、空気中に浮遊するエアロゾル粒子が増加し続け、視界が 10 キロメートル以下に低下すると、煙霧が発生します。天気予報で日の出や日の入りのときに煙霧が発生すると予測されている限り、基本的に煙霧が発生すると判断できます。

雲は気象システムの「外側のコート」です。気象の変化をもたらす気象システムがある地域を通過すると、気象システムのさまざまな場所に一連の雲が現れることがよくあります。

気象システムにおけるさまざまな雲の対応する位置。レンダリング：ダイ・ユンウェイ

気象システムが地域に到着したり、地域から移動したりしようとしているときは、日の出または日の入りのときに発生するため、気象システムの移動パターンに基づいて雲の出現を予測できます。

筆者は5月14日正午、気象システムの移動パターンに基づいて夕方には雲が出る可能性があると予測した。今回は、気象システムの通過の終わりに層雲の上に雲が現れました。

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天気予報における煙霧の重要性

人類は古来より煙霧に注目し、気象の変化との関係を探ろうとしてきました。私たちは長年の経験を通じて、天気を予測するための予言的な意義を持つ多くの気象ことわざもまとめてきました。

輝きは主に空気分子または浮遊粒子（水滴、氷の結晶、ほこり、煙の粒子、胞子、花粉、細菌など）による光の散乱によって形成されるためです。天候が変化すると、それに応じて空の水蒸気や雲も変化します。したがって、夕焼けのさまざまな輝きは、天候の変化、空気の質、その他の状況をある程度間接的に反映している可能性があります。

天候が変化すると空気中の水蒸気が増加し、浮遊しているエアロゾル粒子の一部は水蒸気を吸収して小さな水滴となり、空気中に漂い続ける傾向があります。水蒸気の含有量が多いほど、輝きの色が明るくなり、赤色が濃くなります。大気中のエアロゾル粒子が多くなるほど、霞の明るさは弱くなります。したがって、輝きの色は大気の性質と状態を反映することができます。

「朝焼けは外に出ることができないが、夕焼けは何千マイルも旅することができる」というのはよく知られた諺です。ここでの朝焼けは主に雲のことを指します。朝は大気が安定しており、塵も少ないです。空が雲でいっぱいの場合は、気象システムがその地域に影響を与えようとしていることを示しています。

夕焼けは主に空の輝きを指し、通常は気象システムの通過後に湿ったきれいな空気によって形成されるため、天気が晴れることを意味します。

しかし、気象システムが通過するときには、その背後によく現れる高積雲や層積雲も、色とりどりの雲を形成することがあります。

夕焼けの輝きは主に赤ですが、大気中の雲やエアロゾル粒子の組成や含有量の変化に応じて、紫、金、シアン、緑などの他の色も現れることがあります。例えば、産業から排出される微細なエアロゾル粒子が増加すると、紫色などの色の雲が形成されやすくなります。したがって、夕焼けは、ある程度、間接的に空気の質を反映することもあります。

紫がかったバラ色の雲 撮影：戴雲偉

異なる成分や内容物によって形成される輝きの色は大きく異なり、特に粒子が何度も散乱し、互いに反射した後は、輝きがより豊かで多様でカラフルになります。しかし、どんな奇妙な輝きが現れたとしても、その本質的な原因は、上で述べたいくつかの基本的なプロセスです。

支援団体：北京気象学会

著者: 戴雲偉、中国気象局気象映画テレビセンター

編集者: 董暁賢