夕焼けが赤く見えるのはなぜ？
夕方の空が赤やオレンジ色に見えるのは、太陽の光が昼間よりも長い距離を空気の中で進むためです。その途中で青い光があちこちに散らばり、赤い光が比較的多く残ります。この光が私たちの目に届き、雲や空を照らすことで、美しい夕焼けが見えるのです。
昼と夕方では、太陽の光が通る道の長さが違う
太陽の光は白っぽく見えますが、実はいろいろな色の光が重なっています。虹の赤、だいだい、黄、緑、青、紫なども、もともと太陽の光に含まれている色です。
太陽の光は地球に届く前に、地球を包む「大気」という空気の層を通ります。太陽が高い昼間は、光が大気の中を比較的短い距離で通り抜けます。
ところが夕方、太陽が地平線近くまで低くなると、光は大気の層を斜めに進んで届きます。そのため、昼間よりもずっと長い距離を空気の中で通ることになります。この距離の違いが、夕焼けの色を生み出す大きな理由です。
青い光は散らばりやすく、赤い光は残りやすい
空気の中には、目に見えない小さな分子があります。太陽の光がこの分子に当たると、光の一部は進む向きを変え、いろいろな方向へ広がります。これを「散乱（さんらん）」といいます。
光には波のような性質があり、色によって波の長さが違います。青や紫の光は波が短く、赤い光は波が長いという特徴があります。
空気の分子による散乱では、波の短い青や紫の光ほど強く散らばります。一方、波の長い赤い光は比較的散らばりにくく、遠くまで進みやすい性質があります。このような散乱を「レイリー散乱」と呼びます。
夕方は光が大気の中を長く通るので、青い光が途中でさまざまな方向へ散らばり、太陽が見える方向には赤やオレンジの光が残りやすくなります。その結果、夕日や西の空が赤っぽく見えるのです。
昼間は青い空なのに、夕方は赤くなるのはなぜ？
昼間の青空も、夕焼けと同じ光の散乱によって見えています。ただし、私たちの目に届く光の道筋が違います。
昼間、太陽から空気中へ広がった青い光は、空のいろいろな方向から私たちの目に届きます。そのため、晴れた空を見上げると青く見えます。
一方、夕方に太陽が低くなると、長い距離を進む間に青い光が太陽からこちらへ向かう光の道筋から外れ、赤い光が目立つようになります。
昼の青空と夕方の赤い空は、別々の不思議な現象ではありません。同じ太陽の光が空気の中を通り、色によって散らばり方が違うことから起きています。
雲まで赤やピンク色に染まるのはなぜ？
夕焼けでは、空だけでなく雲が赤やオレンジ、ピンク色に見えることもあります。これは、青い光が減った夕方の太陽光が雲に当たり、その光が雲の小さな水滴や氷の粒によって散らばるためです。
昼間、太陽の白い光を受けた雲は白く見えやすいですが、夕方は雲に届く光自体が赤みを帯びています。そのため、雲から目へ届く光も赤やオレンジ色に見えることがあります。
特に高い空にある薄い雲は、地上付近の太陽が低くなっても光を受けることがあります。太陽が沈むころ、雲の一部だけが明るく赤く染まるのは、どの雲に夕方の光が届いているかが違うためです。
夕焼けが黄色やオレンジ、真っ赤になる違いは？
夕焼けは、いつも同じ色ではありません。太陽が少しずつ低くなるにつれて、光が通る空気の距離が長くなり、届く光の色のバランスも変わっていきます。
太陽がまだやや高いときは、黄色や金色に見えることがあります。さらに太陽が低くなるとオレンジ色が目立ち、日の入りの前後には濃い赤色に染まることもあります。
また、空気中の細かなちりや水滴、雲の量や位置によっても、光の散らばり方や見え方は変わります。雲が厚くて太陽光を遮っていれば、夕方でも赤い光が十分に届かず、空が暗く見える場合があります。
つまり、夕焼けの鮮やかさは、太陽の高さだけでは決まりません。そのときの大気や雲の状態も関係しています。
太陽が沈んだあとも空が赤いのはなぜ？
太陽が地平線の下へ沈んでも、すぐに空全体が暗くなるわけではありません。太陽が見えなくなったあとも、上空には光が届き、空気や雲によって散らばった光が私たちの目に入ります。
気象庁気象研究所は、日の入り直後の西の空が特に深い赤に染まることがあると説明しています。太陽が見えなくなってからも、赤やオレンジ色の空がしばらく残るのはそのためです。
朝、太陽が昇る前に東の空が赤くなる「朝焼け」も、基本的には同じ仕組みです。どちらも、低い位置にある太陽からの光が長い距離を空気中で進むことで生まれます。
夕焼けを観察するときは、太陽を直接じっと見るのではなく、少し離れた空や雲の色が時間とともに変わる様子に注目するとよいでしょう。