虹と星との関係がありますか

全天にかかった虹

久しぶりにベランダから虹を見ました。全天にかかる状態に見たのは、本当に久しぶりです。(写真は風景をぼかしています)

虹の根本

根本(地面と交わるところ)のところをよく見ると、後ろの山の手前にあるように見えます。

「虹の彼方」に・・・という表現がありますが、虹は地球上のもので、微細な水滴によって生じているので、背景などとあわせて詳しく見ると、このように、思ったより近くにあるのですが、実は、遠いところにある星までの距離を測るのに、この「虹色」が関係しています。

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星までの距離を測るスペクトルの利用

星までの距離を測る一つの方法の一つに「光のドップラー効果を利用する方法」がありますね。

太陽スペクトルの吸収線 太陽スペクトル(イメージ図)

星からくる光をプリズムで分光すると、虹のような「スペクトル」が見られます。

これは太陽のスペクトル(説明のためのイメージ図です)です。救急車の音が近づいてくる時と遠ざかるときで音が変化するのを知っていると思いますが、これをドップラー効果といい、光も波ですので、星の運動がこのようなスペクトルを調べることがわかります。

「宇宙は、遠くの星ほど遠くに飛び去っている」ということがわかっており、スペクトルに見られる吸収線(フラウンホーファー線)の種類で、その星を構成する元素の種類がわかります。

さらに、離れていく速度によって赤外線側に吸収線の位置がずれる(これを赤方偏移といいます)のを調べることで星の運動速度がわかります。

そしてさらに別の方法ですが、星の速度と星までの距離の関係(ハッブルの法則)がわかっているので、それによって星までの距離がわかる・・・というのです。

 

もちろん、星からの光は微弱で、その途中に測定に対するいろいろの障害があるので、こんなに簡単なものではないのですが、・・・。

 

気まぐれな内容になりますが、まず、光が7色に見える虹の話から始めます。

虹を見るといいことがある?

虹 2重の虹

太陽などのスペクトルは、プリズムを利用して光を分解すると見えます。空に見える虹は、空気中の水滴が小さなプリズムの役目をして光が分解されて、空に虹を作ってくれます。

「スペクトル」は、このように次々に色が並んだものをいいますが、太陽のスペクトルは可視光線の波長に従って変化していますので、厳密に言うと、色の継ぎ目はよくわからないと言えます。

それはともかく、雨上がりに虹を見ると、うれしくなりませんか?

「7色の虹」という言い方をしますが、7色かどうかも、そして、色の境目もよくわかりませんね。でも、「虹=7色」というイメージなので、7色ある・・・としておきましょう。これのほうが夢がありますから・・・。

 

この虹は空の水滴がプリズムの代わりになって、太陽の光を分解していますので、太陽を背にしないと見えませんし、自分の目が「その虹」を見ているので、前方に見える虹は丸いドーム形に見えます。

そのために、それも一定の高さ(角度)にしか見えない仕組みなのですが、余り見る機会が多くないせいか、大きい虹、小さい虹、近くの虹、遠くの虹・・・などと、イメージでは、いろいろな虹があるように思ってしまっています。

 

上の写真のように、時々、虹の外側に、色が反対になった虹ができているのを見ることがあります。

これは、2回反射した光が見えているということのようです。条件が良ければ、2重ではなく、原理的には、何重にもなった虹が見えるはずです。WEBなどで写真を探すのも面白いかもしれませんね。

 

普通見る虹は、いつも半円のようなものしか見ることができませんが、山昇りで「ブロッケンの妖怪」という現象を見たことがありませんか?

私はデジカメがない時代に何回か経験しました。私の撮った写真は、汚いプリントのため、WEBにあった写真をお借りしましたが、まさにこれです。

足元から長い脚が伸びて、霧の中に私の姿が「後光が差して」見えるのです。

 

ブロッケンの妖怪

太陽を背にして、夕方に、前方に雲が立ち上る山の稜線などで、その雲に7色に光る後光の付いた自分の影が映っているので、何か「仏様」のような自分になるのですが、虹の後光が自分のカメラ目線を中心に輪になリます。ブロッケンの妖怪とも呼ばれています。

 

このことから、地上で見る虹も、条件が良ければ半円以上のアーチが見られるはずです。

でも、それは断崖絶壁の上にたって、その前方に虹がかかっているような、非常に特殊な条件の場所でしか見られないのでしょう。

こういう場所も、写真チャンスも非常に少ないので、普通の場所ではそういう半円以上に虹が見えることを経験できないといえるのでしょうか、そういう写真は見たことがありませんが、理屈としては、半円以上の虹も「アリ」のはずです。