驚くほど美しい、この大気の驚異はどのようにして形成されるのでしょうか?

制作：中国科学普及協会

著者: ウェザーチーム

プロデューサー: 中国科学博覧会

多くの人が、道を歩いているときに、空に浮かぶ美しい雲を見ると、思わず携帯電話を上げて「クリック」し、満足のいく写真を 1 枚または数枚撮影すると思います。写真のアップロード、テキストの編集、クリックして公開などの一連の操作を終えると、友人が画面に「いいね！」を押してくれるのを満足そうに待ちます。 「カメラを離して！」と言う人もいるかもしれません。世界はもう一人の私？

しかし、諺にあるように、何かが起こる理由を知ることよりも、何かが起こる理由を知ることが重要です。雲のさまざまな変化に驚くとき、雲がどのように形成されるかについて考えたことがあるでしょうか。

何千もの光線

日の出と日の入りの前後には、特に太陽の近くの空の大部分が色とりどりに染まります。空のこの部分に雲がある場合、雲にも色が付きます。地平線から上に向かって、色は赤、オレンジ、黄色、緑、シアン、青、紫の順に並んでいます。個々の色がはっきりしない場合もありますが、順序は変わりません。朝焼けと夕焼けです。日の出前後の輝きを朝焼けといい、日の入り前後の輝きを夕焼けといいます。

ヘイズはどのように形成されるのでしょうか?実際、空が青いのと同じ理由です。どちらも空気分子の散乱によって引き起こされます。違いは、日の出と日の入りの頃には太陽光が厚い大気を通過し、多数の空気分子によって散乱され、もやが発生することです。

太陽が地平線の上にあるときに通過する大気の厚さは、日中に太陽が頭上にあるときに通過する大気の厚さの 35 倍であると計算されています。太陽光は多数の空気分子によって散乱されるため、紫と青色の光が最も弱まり、地平線に到達するまでにはほとんど残っていません。残るのは、より長い波長を持つ黄色、オレンジ色、赤色の光だけです。

これらの光線が地平線の上の空気分子、塵、水蒸気、その他の不純物によって散乱されると、空は美しい色に見えます。空気中のほこり、水蒸気、その他の不純物が多いほど、この色は顕著になります。雲があれば、明るいオレンジ色や赤色に染まります。

さらに、大気中に存在する水蒸気と塵も煙霧の状態に影響を与える基本的な要因です。大気中の水蒸気が多ければ多いほど、輝きは赤くなります。空気中の湿度の上昇は、通常、悪天候のサイクロンが近づく前に起こるため、明るい赤やオレンジ色の光が現れると、天候が「悪くなる」ことを示している可能性があり、もちろん降水の発生を示している可能性もあります。

空に広がる素晴らしい雲の景色

（写真提供：Veer Gallery）

青空と美しい柔らかな曇りの夕日

（写真提供：Veer Gallery）

虹とネオン

雨が降った後、空が晴れると、空高くに色とりどりの光の弧が浮かんでいるのを見て、人々は嬉しい驚きを感じることがあります。時には、空に並んでぶら下がっている 2 つの光の輪が見えることもあります。これは虹です。

虹の形成は光の屈折と反射に関係しています。 7色の光を含んだ太陽光は、大気中の水滴（雨滴や霧滴）に入ります。さまざまな色の光が屈折と反射を経て、雨や霧のカーテンの上に色とりどりの光の弧のリングを形成します。観測者に対する円弧リングの角度半径が約42度で、リングの色の順序が内側の紫外線赤色の場合、それは虹と呼ばれます。

虹の外側には、虹よりも弱い色鮮やかな光輪が現れることがあります。観測者から見たハローの角度半径は約 52 度です。色のリングの順序は虹の順序（内側が赤、外側が紫）と逆になっており、ネオンレインボーまたは二次レインボーと呼ばれます。

虹は夏にはよく見られるのに、冬にはあまり見られないのはなぜだろうと疑問に思う人もいるかもしれません。

これは、夏には雷雨やにわか雨がよく発生し、その範囲が広くないからです。空の片側では雨が降っているのに、反対側では強い日差しがまだ輝いている、というケースはよくあります。時々、雨が降った後でも空には小さな水滴がたくさん浮かんでいます。太陽光がこれらの小さな水滴を通過すると、反射と屈折が起こり、空に虹が現れます。

ハワイのマウイ島にかかる二重の虹

（写真提供：Veer Gallery）

太陽と月のハロー

上空に高い雲の層がある場合、太陽光や月光が雲の中の氷の結晶を通過する際に屈折・反射し、太陽や月の周りに色とりどりの暈（ハロ）が発生します。ハローの色の順序は、内側が赤、外側が紫です。このとき、この七色の輪は日暈や月暈であり、総称して暈と呼ばれます。

その中で最も一般的なハローは、観測者に対して角度半径が 22 度のもので、22 度ハローと呼ばれます。時折、半径 46 度の角を持つハローや、ハローに似た他の形の光の弧も見られることがあります。

ハローは巻層雲の存在によってのみ現れ、巻層雲は前線雨域から数百キロメートル離れた場所に位置することが多い。前線が進むにつれて雨域がすぐに移動する可能性があるため、ハローは雨天の前兆となることがよくあります。

晴れた日にまっすぐな虹の上に現れる太陽の光輪

（写真提供：Veer Gallery）

月は夜空に光輪を形成する

（写真提供：Veer Gallery）

ゴージャスな天蓋

空には薄く半透明の雲の層があり、雲の中の水滴は均一な大きさです。雲が氷の結晶で構成されている場合、氷の結晶は均一な大きさでなければなりません。月光や太陽光が雲を通過すると、均一な雲粒（水滴や氷の結晶）によって回折され、月面や太陽面に近い、月や太陽の周囲に内側の紫外線赤色のリングが形成されます。私たちはそれをハローと呼んでいます。

太陽光が明るすぎるため、人々が太陽の光線を観察することは困難ですが、月の光線はより一般的です。月の円盤に近い華は、花蓋とも呼ばれます。通常、花蓋の紫色はあまり目立たないので、内側の輪は青緑色、外側は主に黄色、最も外側の部分は赤色です。場合によっては、樹冠の外側の暗い円の後ろに 1 つまたは複数の同心円が現れることがあります。これらの同心円の色の配置は天蓋と同じですが、明るさははるかに弱いです。これは二次キャノピーです。

結論

詳細を整理してみると、大気の驚異の中には手の届かないものはなく、私たちの身近にあるものもあることがわかりました。毎日の通勤時に夕焼けの輝きに「エスコート」され、夏の雨の後にふと見上げると虹やネオンの光にちょっとしたサプライズがあるかもしれないと想像してみてください。本当にロマンチックですね。

編集者: Ying Yike