虹はどうやってできるの?

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「虹はどうやってできるの?」

栃木県・沢村豊子さん(58)の質問

ののちゃんのDo科学

ののちゃんは、朝日新聞に連載されている漫画の主人公で、小学3年生。学級担任の藤原先生を相手に、身の回りの不思議を質問します。聞いてほしい疑問はこちらへ。science@asahi.comメールする

 ののちゃん この前、虹を見たんだけど、虹はなんでいろんな色に光るんだろう?

 藤原先生 元の光は何かわかる?

 のの 太陽でしょ?

 先生 そう。太陽光は白くみえるけど、実はいろんな色の光が混ざっているんだよ。三角柱の透明なガラス(プリズム)に入ると、境界で進む方向が少し変わり、いろんな色に分解される。ガラスの境界でまっすぐに進まずに曲げられることを「屈折」といい、曲がる角度は色ごとに違う。赤い光はあまり曲がらず、紫の光は大きく曲がるんだよ。同じことが上空でも起きているんだ。

 のの 上空で?

 先生 空気中の雨の水滴がガラスの役割をするんだ。光が水滴の中を進むと、まず、赤い光は小さく曲がり、次に水滴の内側で反射し、最後にまた小さく屈折して出て行く。紫の光も同じように進むけど、曲がりやすい性質があるので、赤の光とは出て行く方向が違うんだ。一つの水滴から、赤の光が出て行く角度は太陽光に対して約42度、紫の光は約40度と決まっているよ。

 のの へえ。じゃあ、虹の上側が赤色で、下側が紫色なのはなぜだろう?

 先生 実際の虹で考えてみよ…

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