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2016年版7月16日は虹の日。虹が出る科学的な仕組みや虹の種類など紹介

公開日: : はやりもの


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こんにちは、ヒロです。

7月16日は虹の日です。
雨が上がった後などに虹を見かけることが多いと思いますが、虹がどんな原理で見えるか知ってますか?
虹が出てる時、色が反転した薄い虹が見えることもあると思います。
虹の原理についても紹介しますが、是非反転する虹を探してみてください。

ちなみに1977年1月6日産まれの人は七色組という集まりがあったりします。


虹の日とは?

デザイナーの山内康弘が、「人と人、人と自然、世代と世代が虹のようにつながる日に」と制定。
七(なな)一(い)六(ろ)で「七色」の語呂合せ。
虹の日公式サイト

虹の科学

みなさんは、虹を見たことがありますか?大半の方が見たことがあると思います。もちろん私も見たことがあります。今回私はどのような仕組みで虹ができるのかという身近な疑問について調べてみました。

虹といってもたくさんの種類が存在します。私たちがよく見る虹のことを主虹といいます。時々副虹という虹を同時に見ることができます。では、主虹はどのようにしてできるのでしょうか?
虹ができるために必要な条件を考えてみましょう。虹は、雨や夕立の後の空や、滝のように水の多い場所で見ることができます。そして、もうひとつ重要な条件が存在します。それは太陽の光です。虹の生成には水滴と太陽の光が必要不可欠なのです。それでは、どのような現象により虹ができているのでしょうか?
虹は光の屈折現象によってできます。
具体的には、次の現象が起こるために虹が7色に見えます(図1を参照してください)。
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光が進み水滴に当たり屈折して水滴内に入ります。このときに色によって波長が異なるため色ごとに別々の順路をたどります。そして光は、水滴の内側の壁(水面)に当たります。このとき、主虹の場合は水滴内部で1回だけ反射します。反射した光が違う経路で進んで行きます。水面に来ると、屈折して光がでていきます。このときに水滴が光を屈折させる場合、光の色(=波長)によってどのくらい曲げるかが変わるので、入ってきた時に色はみんな一緒だったのに出て行くときはみんな色ごとにバラバラにされてしまいます。この現象のため7色の光が見えます。

このときの色に関してですが、波長の長さによりそれぞれ異なる角度で屈折するために、人間の目に入ってくるのは外側が赤、内側が紫といった感じの虹色に見えます(図2参照)。
             
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次に、虹の見え方について考えていきます。虹という現象は、前述の通り太陽と反対側に浮かぶ水滴(雨粒)がプリズムの役目を果たすために見ることができます。このときに色が分かれます。そしてこのとき、視半径(「太陽」-「プリズムとなる水滴」-「観察者」 )が40~42度となる円弧の部分に主虹がみることができます。(図3参照)。
             
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ところで、時々主虹といっしょにもう1つ虹が見えることがあります。この虹のことを副虹といいます。副虹の場合は、水滴の中で2回反射した後に屈折して外に出てきます。そのため色の上下がさかさまになります。しかし、2回反射するため色は薄くなります。 また、副虹は主虹の外側にできます。そして、副虹の場合、視半径は、50~52度となります(図4参照)。
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そのほかにもいろいろな種類がありますが調査次第更新していきたいと思います。
             

<参考文献>
村松照男、田村正隆著『図解雑学 気象の仕組み』(ナツメ社)
富永靖弘著『気象・天気の仕組み』(新星出版社)

珍しい虹の種類と出方

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珍しい虹の出来方

円形虹

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出典:http://homepage1.nifty.com/yen/psp/psp22.html
なかなか見ることができないとっても珍しい虹、円形虹。その名も通り、橋のフォームではなく円を描いています。高い山の山頂や飛行機の中から見つける確率が高いそうなので、飛行機に乗ったらチェックしてみてください。

環水平アーク

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出典:http://awakin.cocolog-nifty.com/blog/2010/07/post-bb22.html
太陽の傾きが58度から68度くらいのときに発生する炎のような虹。一般的な虹とは違って、空の一部分、一か所だけにまっすぐ水平にかかる虹です。雨上がりじゃない日に現れるのが特長の一つ。地震虹という説もありますが、関係性は定かではありません。

副虹

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出典:http://www.senior.aichi-edu.ac.jp/mtahira/clouds/clouds.htm
虹が2重になって見えていれば、それは副虹のサイン。メインの虹を主虹と言いますが、その外側に離れてうっすらとできているのが副虹。よ~く見てみるとメインの虹と色が逆転していますよ。

ムーンボウ

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出典:http://blog.goo.ne.jp/ranshiinmasahiro/e/34ff0174058026dee1c7d2c4bada1c7c
月の光で生まれる幻想的な虹。台風などの暴風雨が過ぎ去った後の夜、空を見上げると見える確率が高い。満月で雲に隠れていないことが条件でもあるため、とても貴重。そのため、ハワイでは「見た人は幸せが訪れる」との言い伝えも。

過剰虹

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出典:http://www.lummox.net/celestial/20030914.htm
主虹の下側や副虹の上側に、さらに色のついた部分が淡く見えたら、それは過剰虹。主虹の赤から紫への7色と、もう一度淡い色で7色、というようにくり返し虹が発生します。何だか今日の虹は色の線が多いなと思ったら、過剰虹でしょう。

反射虹

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出典:http://www.yukawanet.com/archives/4241140.html
反射虹は普通の虹と同心円状にはならず、ずれて見えるのが特長。普通の虹と反射虹が重なってきれいなV字型を描くことも。虹の出ている根元に注目してみてください!Vになってたらいいことありそう♪

逆さ虹


出典:http://umeki3.blog133.fc2.com/blog-entry-729.html
環天頂アークとも呼ばれる逆さ虹。その名も通り、普通の虹が逆さを向いているんです。太陽高度が約22度のときは約46度上方に現れるそう。普通の虹よりも色があざやかに見えることが特長です。

幻日

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出典:http://mo.atz.jp/prism/parhelic_circle/index.htm
雲の中の氷晶によって屈折された太陽光が反射してできる虹。主にフィンランドなどの寒い土地のよく晴れた日に見られるとか。太陽の両側が明るく光っていたら幻日です。

霧虹

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出典:http://plaza.rakuten.co.jp/kabegamimura/diary/200909060000/
薄い霧と濃い霧と太陽が、絶妙な位置にあるときに発生する虹。霧虹が白いのは、光の色が分散されていないため。一見雲や霧のようで見分けることが難しいかもしれませんが、虹の仲間です。

白虹・赤虹

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出典:http://blog.goo.ne.jp/sugimama_1965/e/e131b2bf2cde76cddb73337da7ffa140
白く明るい半円が見えれば白虹。それが朝焼けや夕焼けなどの時間帯で太陽光線が赤みを帯びていると、赤く見えるため赤虹と呼ばれます。赤虹の方がわかりやすく見えやすいので、夕方空を見上げてみてください。7色ではなく赤一色の虹が見えるかも。

まとめ

虹にもこんな種類があるんですね。中々全ての種類の虹を見るのは難しいですが、折角の虹の日、そして、梅雨の時期なので是非探してみてください。意識してみてると意外と見つかったりします(⌒-⌒; )






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