なぜ空は青いのか

サンフランシスコのゴールデン・ゲート・パークで、リナと両親は芝生の上にピクニックシートを広げました。母親が小さな瓶をシートの上に置きました。「そのハチミツ、気をつけてね、坊や」と彼女は笑顔で言いました。「考古学者がエジプトの墓で三千年前のハチミツを見つけたんだけど、まだ食べられたって知ってた？」リナは瓶から顔を上げ、イトスギの木々の向こう、広大でまばゆい青空を見上げました。「すごい！でもママ…どうして空ってこんなに青いの？」

「それは素晴らしい質問だね！」父親はそう言って、小さなスプレーボトルに入った水を手に取った。彼は日差しの中に水を吹き付け、小さくきらめく虹を作り出した。「太陽の光は白く見えるけど、実はこのすべての色でできているんだ。まるで隠れている虹みたいにね。空が青く見えるためには、空気がその光に対して特別なことをしないといけないんだ。それを散乱と呼ぶんだよ。」

その散乱の秘密は、公園ではなく、今から百五十年以上前、霧深くガス灯が灯るロンドンの街路で発見されました。当時、空の色は科学における最大の謎の一つでした。人々は輝く蒸気や海からの反射といった考えを持っていましたが、誰もそれがどのように機能するのかを証明できませんでした。世界は光を使った実験をこよなく愛する科学者を待っていたのです。

その科学者は、ジョン・ティンダルというアイルランド人でした。彼はロンドンの王立研究所に所属する、素晴らしい物理学者であり、驚くべき雄弁家でもありました。情熱的な登山家で、氷河の研究をこよなく愛しましたが、何よりも空の色の謎に魅了されました。彼はただ答えを知りたいだけでなく、その答えを皆に見せたいと願っていました。科学は世界に属する物語だと信じていたのです。

ジョン・ティンダルは、研究室で何時間もかけて、箱の中に空を再現しようと試みました。それは、偉大な科学者アルバート・アインシュタインが言った「大切なのは、問い続けることをやめないことだ。好奇心には、それ自体が存在する理由がある」という言葉を思い出させます。ティンダルはその好奇心に満ちていて、空の一部を捉えられると確信し、実験のデザインをノートにスケッチしていました。

ついに、千八百六十九年、彼はその答えを見つけました！ 彼はガラスの水槽に水を満たし、数滴の牛乳を混ぜて、液体中に小さな粒子を浮遊させました。それは、私たちの大気中の塵や分子と同じです。彼が水槽を通して明るい白い光を当てると、驚くべきことが起こりました。横から見ると、水中の光の筋が鮮やかな青色に輝いたのです！

ティンダルがそれを証明しました。微粒子が青い光の波を横に散乱させ、より長い赤と黄色の波はまっすぐ通り抜けていたのです。別の科学者であるレイリー卿は、後に数学的に青い光が最もよく散乱することを証明しました。この発見は、青い空だけでなく、夕焼けが赤い理由も説明しています。散乱しなかった残りの光を見ているのです。すべては光のエネルギーに関するもので、エネルギーといえば、雷は太陽の表面の五倍も熱いことをご存知でしたか？

公園に戻ると、リナは跳ね起き、その目は理解で輝いていた。「分かったわ！」と彼女は両親に叫んだ。「空気はジョン・ティンダルの水槽の水みたい！太陽の光の中の虹色を覚えてる？空気の分子が、あの光の短い青い部分を掴んで、あちこちに投げ散らすから、私たちはどこもかしこも青く見えるのよ！」

「その通り！」と父親は言いました。「だから遠くの山が、時々かすんで青く見えるんだ。君と山の間にある、散乱した青い光を全部見ているんだよ」。母親は付け加えました。「一部の人に青い目があることとも関係しているのよ。青い色素があるわけではなくて、虹彩の中の小さな繊維が、空と同じように光を散乱させているの！」

リナは満足げにため息をつきながらノートを閉じ、うなずいた。「じゃあ、空が青いのは、地球の大気が他のどの色よりも青い光をよく散乱させるからなんだね」太陽が低く傾き始め、空の端をオレンジやピンクに染める中、彼女の父親は微笑んだ。「その通りだ」と彼は言い、夕日の方を見た。「でも、もし僕たちの空気がそんなに青い光を散乱させるのが得意なら…どうして夕日は赤いのかな？」