虹が七色に見えるのはなぜ？光が分かれるしくみ
虹が七色に見えるのは、太陽の光に含まれているさまざまな色の光が、雨粒を通るときに少しずつ違う方向へ曲がり、分かれて目に届くからです。ただし、虹は本当に七本の色の線でできているわけではありません。赤から紫まで、色が切れ目なく変わる光の帯を、日本では一般に七色と呼んでいます。
白く見える太陽の光に、いろいろな色が入っている
晴れた日の太陽の光は、白っぽく見えます。しかし、その光には赤、だいだい、黄、緑、青、紫など、たくさんの色の光が含まれています。
ふだんはそれらの色の光が重なって目に届くため、太陽光を白い光として感じています。虹が現れたときに、空で新しい色が作られるわけではありません。もともと太陽の光に含まれていた色の違いが、分かれて見えるのです。
このように、混ざっている光を色ごとに分けて調べると、赤から紫まで続く色の帯が見られます。これを光の「スペクトル」と呼びます。
雨粒を通ると、色ごとに光の曲がり方が違う
光が空気の中から水の中へ進むとき、境目で進む向きが変わることがあります。これを「屈折（くっせつ）」といいます。
太陽の光に含まれる赤や青、紫などの光は、色によって水の中での曲がり方が少しずつ違います。そのため、まとまって進んでいた光が、雨粒を通ると別々の方向へ分かれていきます。こうして色の光が分かれることを「分散（ぶんさん）」といいます。
空の虹では、太陽光が雨粒に入り、屈折し、雨粒の内側で一部がはね返り、外へ出るときに再び屈折します。色ごとに光の向きが違うため、たくさんの雨粒から目へ届く光が、色の並んだ帯として見えるのです。
なぜ虹の外側が赤く、内側が紫色なの？
普通の虹では、弓の外側に赤、内側に紫が見えます。これは、雨粒から出てくる光の向きが色によって異なるためです。
太陽と反対の方向を中心にして考えると、赤い光は、紫の光よりも少し外側の方向から強く目に届きます。そのため、虹の外側には赤い帯、内側には紫の帯が現れます。
一つの雨粒からさまざまな色の光が出ていても、すべての色が同じ向きに届くわけではありません。私たちが見ている虹の赤と紫は、空の中でも異なる位置にある雨粒から届いた光です。
たくさんの雨粒があることで、赤から紫へと色が並んだ大きな虹になります。
虹は本当に七色？色の境目はある？
日本でよく使う七色の並びは、外側から赤・だいだい・黄・緑・青・藍（あい）・紫です。
けれども、実際の虹は、赤い部分の次に急にだいだい色へ切り替わるわけではありません。赤とだいだいの間にも、少しずつ色合いの違う光が続いています。絵の具で七本の線を引いたような、はっきりした境目はないのです。
そのため、色をいくつに分けて数えるかは決め方によって変わります。気象庁は、赤・だいだい・黄・緑・青・紫の六色として説明しながら、青と紫の間に藍色を加えた七色という数え方も紹介しています。
つまり「虹は七色」という言い方は、連続して変わる色を分かりやすく呼び分けたものです。七色しか存在しないという意味ではありません。
七色と数えるようになったのはなぜ？
虹の色をどう分けるかは、時代や地域によって違います。日本では七色という数え方が広く知られていますが、アメリカやイギリスでは六色、ドイツでは五色ととらえる場合もあります。
七色という分け方が広まるうえでは、イギリスの科学者アイザック・ニュートンの光の研究が大きな役割を果たしました。ニュートンはプリズムを使って白い光がさまざまな色に分かれることを調べ、七つの色に分けて示しました。
色の帯そのものが国によって変わるのではありません。同じ虹でも、近い色をひとまとめにするか、別の名前をつけて分けるかが違うのです。
虹の色がはっきり見えるときと、ぼんやりするときの違い
虹を見ても、いつも七色すべてをはっきり数えられるとは限りません。特に、青と藍と紫の境目などは、見分けにくいことがあります。
気象庁は、雨粒の大きさも虹の鮮やかさに関係し、粒が大きいほど色がくっきり見えやすいと説明しています。空の明るさや背景との見え方によっても、色の違いを感じにくくなることがあります。
虹を見つけたら、七色を無理に数えるより、外側の赤から内側の紫へ色がなめらかに変わる様子を観察してみましょう。その連続した色の変化こそ、光が色ごとに分かれていることを示しています。