NWS JetStream-雲の色

雲の色は、主にそれが受け取る光の色に依存します。地球の自然な光源は”白い”ライトを提供する太陽である。白色光は、私たちが見ることができる色の範囲である”可視スペクトル”内のすべての色を組み合わせたものです。

可視スペクトルの各色は、異なる長さの電磁波を表しています。色は紫色から藍色に青、緑、黄色、オレンジ、赤および深紅に波長が増加すると同時に変わります。

光波の長さが長くなると、そのエネルギーは減少します。これは、スミレ、インディゴ、青を構成する光の波は、黄色、オレンジ、赤よりも高いエネルギーレベルを持っていることを意味します。

日光の色を見る一つの方法は、プリズムを使うことです。光の速度は、プリズム内に移動するにつれてわずかに減少し、わずかに曲がります。これは屈折と呼ばれます。屈折の程度は、各波のエネルギーレベルによって異なります。

最も低いエネルギーの光波は最も屈折しませんが、最も高いエネルギーの波は最大の屈折を示します。最終結果は色の虹にライトの分散である。

虹は、部分的にはプリズムのように作用する雨滴による日光の屈折の結果である。

だから、日光が”白”であれば、なぜ空が青いのですか？

大気中のガスを構成する原子や分子は、太陽から放出される光の波長よりもはるかに小さい。

光波が大気に入ると、原子や分子との衝突によってあらゆる方向に散乱し始めます。これはレイリー散乱と呼ばれ、レイリー卿にちなんで命名されました。

空の色はすべての波長の散乱の結果である。しかし、この散乱は等しい部分ではなく、より短い波長に向かって重く重み付けされています。

日光が大気に入ると、紫の光の波の多くは最初に散乱しますが、大気中では非常に高く、容易には見えません。次に藍色の光波が散乱し、通常の巡航高度で飛行するジェット飛行機などの高高度から見ることができます。

次に、青色光波は、赤色光波よりも約4倍強い速度で散乱する。より短い青色光波による散乱の量（紫色および藍色による追加の散乱を伴う）は、残りの色波長による散乱を支配する。したがって、私たちは空の青い色を知覚します。

光波が大気中のガスよりもはるかに小さいレイリー散乱とは異なり、雲を構成する個々の水滴は太陽光の波長と同様の大きさです。液滴と光波のサイズが同じである場合、「ミエ」散乱と呼ばれる異なる散乱が起こる。

Mie散乱は個々の波長の色を区別しないため、すべての波長の色を同じように散乱します。結果は太陽からの均等に分散させた’白い’ライトであり、従って私達は白い雲を見る。

しかし、大気中の霞や塵が黄色、オレンジ色、または赤に見える可能性があるため、雲は常に白く見えるとは限りません。そして、雲が厚くなるにつれて、雲を通過する日光は減少するか、またはブロックされ、雲に灰色を与えます。雲に直射日光が当たらない場合は、空の色を反映して青みがかったように見えることがあります。

最も絵のように美しい雲のいくつかは、鮮やかな黄色、オレンジ、赤で現れることができる日の出と日の入りの近くで発生します。色はRayleighおよびMieの分散の組合せに起因する。

光が大気を通過すると、短い青色の波長の大部分が散乱し、長い波の大部分が継続します。したがって、太陽光の優勢な色は、これらのより長い波長に変化する。

また、光が大気に入ると、大気が最も密集している地表近くの経路で最大の曲がりで屈折します。これにより、大気を通る光の経路が長くなり、さらに多くのレイリー散乱が可能になります。

光が大気中を移動し続けると、黄色の波長が散乱し、オレンジ色の波長が残る。オレンジ色の波長のさらなる散乱は、日光の優勢な色として赤色を残す。

したがって、日の出と日の入りの近くでは、雲の色はレイリー散乱の後に受ける日光の色です。私たちは、残りのすべての波長の色を均等に散乱させるMei散乱による日光の色を見ることができます。

時には、直射日光の下で、雲は青い空や白い雲の大きな背景に対して灰色または濃い灰色に表示されます。この効果には通常2つの理由があります。

雲は半透明で、雲の中から背景の青い空を見ることができます。それによってそれにより暗い出現を与える。
より一般的な理由は、背景（青い空または追加の雲）と前景の雲のコントラストが私たちのビジョンを圧倒することです。本質的には、私たちの目は、背景の圧倒的な明るさに比べて暗く見える前景の雲の私たちの認識でだまされています。

この後者の理由は、黒点が暗く見える理由です。太陽の明るさは温度に基づいており、黒点の温度は太陽の周囲の表面よりも低くなっています。

太陽の表面に対して、黒点はかなり暗く見えます。しかし、黒点が周囲の明るさから隔離されていた場合、それらはまだ保護されていない目で見るには明るすぎます。 2つの間の明るさのコントラストは、黒点が暗く見える原因となるものです。