なぜ空に架かる?虹の仕組みと7色に見える科学的理由を徹底解明

なぜ空に架かる?虹の仕組みと7色に見える科学的理由を徹底解明

なぜ空に架かる?虹の仕組みと7色に見える科学的理由を徹底解明について知っておくべき 注意点を厳選して解説いたします。

条件が良い雨上がりに、通常の虹の外側にもう一回り大きな淡い虹が架かる現象を「二重虹(ダブルレインボー)」と呼びます。内側の明るい虹を「主虹(しゅこう / プライマリー・レインボー)」、外側の淡い虹を「副虹(ふくこう / セカンダリー・レインボー)」と呼び分けます。

副虹が生まれる決定的な理由は、水滴内部での「2回反射」です。主虹が水滴の中で1回だけ光を反射して出てくるのに対し、副虹は水滴の下側から入った光が内部で2回連続して反射してから外に出てきます。

この2回反射によって、以下の2つの大きな特徴が生まれます。

  1. 色の順番が主虹と完全に「逆」になる:反射を2回繰り返すことで上下の反転が起こり、副虹は外側が紫色、内側が赤色という主虹と真逆の並びになります。
  2. 光の強度が大幅に低下する:水滴内部で反射するたびに光の一部が外へ漏れ出てしまうため、副虹の明るさは主虹に比べて格段に淡く、空が非常に澄んでいて太陽光が強い好条件でしか肉眼で確認できません。

さらに注目すべきは、主虹と副虹の間に挟まれた空の領域です。この領域は「アレキサンダーの暗帯(Alexander's dark band)」と呼ばれ、周囲の空よりも明らかに一段暗く見えます。これは水滴内部の反射角度の幾何学的制約上、主虹を作る光(42度以下)と副虹を作る光(51度以上)の間の領域には一切光が跳ね返ってこないためです。ダブルレインボーを目撃した際は、色の逆転だけでなく、二つの虹の間の「不自然な暗さ」を観察することで、光の物理法則を肉眼で実感できます。

渡辺 美咲
著者

渡辺 美咲

心身ともに健康で持続可能なライフスタイルをテーマに、最新のウェルネストレンドを発信中。