UnBooks:虹と空の創り方

出典: へっぽこ実験ウィキ『八百科事典(アンサイクロペディア)』
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あなたが少年少女だったころ、親にこのような質問をしたことがないだろうか。

「どうして青いの?」
「どうしてお日様が沈むときは空が赤くなるの?」
「どうしてができるの?」
「どうしてが降るの?」
「どうしてが出るの?」

質問したことはなくとも、疑問に持ったことはあるはずだ。ここでは、そのような気象に関わる疑問を、空や虹の創り方から通して解説しよう。


準備するもの[編集]

  • 地球位の大きさの惑星みたいな衛星でも構わない)
  • 大気(惑星・衛星上から上空10kmまで覆いつくせるほど。配分は酸素が二・三割)
  • (海水くらいの量)
  • 恒星太陽で十分)
  • 人間くらいの知能を持った有機生物

そして用意した恒星からから水が液体を保てるほどの距離に惑星を置き、その惑星に大気と水を覆わせれば準備完了である。あとは放っておくだけ。

1.空の創り方[編集]

ここからは地球を舞台にして話を進めていく。

まず空がないと話にならない。空があって初めて青空、夕焼け、夜空、雲、雨、虹などが生まれるからだ。まずは青空の創り方を説明する。

まず、地球は大気で覆われていて、これの主成分は窒素と酸素であるが、窒素も酸素も無色透明な気体であり、青い色をしていないので、青い色をした空が完成しているとは言い切れない。ここで必要となってくるのが太陽と水である。

地球の約七割がである。太陽熱によって海水の水は水蒸気となって蒸発する。この水蒸気は太陽の熱でどんどんと温まり、膨張して密度が低くなり上空へ上昇する。しかし上昇すればするほど太陽に近づくこととなり、太陽光が起因して下記のような化学反応が生じる。

2H2O → 2H2 + O2

これがさらに進むと、酸素同士が反応して、

3O2 → 2O3

となり、オゾンが発生する。これがオゾン層の正体である。このオゾンというものは、淡青色をしているので、我々が地上から空を見上げると青色に見える。オゾンは空の素なのである。

このような過程を通して、青空が出来上がっていく。

2.夕焼け・夜空の創り方[編集]

図1。太陽光線がオゾンに当たる部分は上の方が広範囲である。

日が沈みかけると空は赤みを帯びてゆき、真っ暗となって夜空が訪れる。何故なのだろうか。

太陽が沈みかけると、オゾン層はより太陽光を浴びることとなる(図1参照)。そして水から分解した水素、酸素、オゾンの分子運動がより活発になりその摩擦熱が起因して発火する。以下がその化学反応式だ。

2H2 + O2 → 2H2O
3H2 + O3 → 3H2O

この化学反応式を見ても分かるように、水(爆発によって現時点では水蒸気である)が発生する。もちろん、水蒸気も無色透明の気体であるため、このとき空は水蒸気と、元々あった窒素、酸素しかない。すなわちこれは有色の気体が存在していないことを意味し、爆発の炎によって空が赤くなってから、広大な宇宙の暗闇が地上へと行き渡り、夜空を創り出しているのだ。そして太陽が昇るとき、1.で説明した化学反応がまた起きて、青空→夕焼け→夜空→青空→……のサイクルが完成する。

3.雲・雨・虹の創り方[編集]

太陽が沈んだ後、2.で発生した水蒸気が冷えて凝結することがある。その集合体が雲であり、凝結を繰り返した水は重力に耐え切れなくなって雨となって地上に降り注ぐ。この場合、水は極性という電気的な性質も持っていて、を伴うこともしばしばである。しかし、その水は人間(ここで人間が必要となる)が垂れ流した、洗剤を含む生活廃水によって汚染された水も含まれている。ここで洗剤は光を干渉して縞模様を作る(波の性質による)。この洗剤によって虹ができるのだ。要するに、虹がなくならない限り、水質汚濁問題も解決されないのである。

まとめ[編集]

万物は、科学によって証明することができる。身近で疑問を感じたならば、自信も科学の力で解明してみてはどうだろうか。もしかしたら今回のように、環境問題につながるかもしれない。

関連項目[編集]