虹のアーチ以外の部分は？

質問

先日こちらで、光について質問させて頂きました者です。

お陰様で色々な事が理解できました。
お教え頂いた実験も息子と楽しく取り組ませて頂けました。

有難うございました。

そこで
新たに知りたい事が・・・。

親子とも
[虹]が何故アーチ状になるの理解できないでおります。

噛み砕いてお教え頂けましたら有難いです。

何故、虹はアーチ状になるのでようか？
アーチの内側と外側にも水滴はあるはずで、同じように太陽光があたっていると思うのですが、
ネットや図書館で調べても、
[虹]のアーチ状の部分に太陽光が反射している矢印が描かれている絵しかありません。

虹は、ある特定の入射角で太陽光が水滴に入った時に、分光して出てくる。
それが観測者の目に届く。
というところまではなんとなく理解できたつもりなのですが、

特定の角度？？
虹はどこからでもみえるのに？？？
と理解できません。
（移動するごとに違う雨粒の反射を見ているという事なのでしょうか・・・）

虹のアーチ…
うまく文章にできないのですが・・・
例えば、ドーナツの半分が見えていて、では、ドーナツの外側と内側（棒を通していた部分）は、
どう光を受けていると考えたらよいのでしょうか？

『[虹は太陽の光を雨粒が反射している。]
それはわかったっていうかぁ～、まえからしってる。
だって、本とか（学習）漫画に書いてあったから。
でもね、なんでーにじの形なのかっていうのが〇○はしりたいわけ～。』

と申しております。

再度家にある本を読みなおしたり、図書館に出向いてもみましたが、
さっぱり？？？なもので、こちらでご質問させて頂いております。

何卒宜しくお願い致します。

回答No.10

CC_T · ベストアンサー

No,5,8再々
> 絵で描かれている虹の部分の水滴すべてが反射して目に届いているイメージ
それは間違いではないですよ。
見えている虹の部分にある水滴数千万粒だか数億万粒だか分かりませんが、それらから届く光が目に届いている結果です。
虹が見える水滴ひとつの大きさは直径0.01mm～1mmくらい。あまり大きいと形が崩れてきれいな反射がおきません。
そんな粒ひとつからの光なんて微々たる物です。たくさん集まるからこそきれいな虹が見えるわけですね。

太陽はうんと遠くにあるので、地上に届く光はどこをとっても平行光線と考えていい。だからここにある1mの垂直な柱の影と、100m離れた位置にある1mの垂直な柱の影は、同じ長さになりますよね。
そんな感じで太陽光線の角度はどこをとっても同じですから、目の位置から見て同じ角度の方向にある水滴は同じ色の光を反射してきているわけで、水滴の層（奥行き）がある程度厚いと「濃い虹」が見え、層が薄いと「薄い虹」が見え、もっともっと厚かったり太陽の光が弱かったりすると今度は光が通りにくくなって薄暗くなり、虹が見えなくなる。

no.5の下図ではプリズム１列しか描いてませんが、実際は針先ほどの小さなプリズムが視線奥行き方向（図では左右方向）にも沢山散らばっているような状態です。

朝方か夕方、太陽の光が弱くない時間に太陽を背にして霧吹きを吹いてご覧ください。自分の手が届く範囲で噴射すれば、７色全部が見えるでしょうね。そして虹色が見えたら、息子さんなりと協力しあっててその方向にどんどん離れながら霧を吹いて観察してみてください。数m～十数m離れた位置で霧を吹くと、霧の範囲こ見える色数がだんだん少なくなってくるのが観察できようかと思います（プリズムから遠く離れた状態と同じようになるので）。

お礼

有難うございました！

やっとスッキリ！
私の中で…「謎は解けた！」
状態になりました！

虹が出ている時、そのあたりにある水滴も同じ様に反射しているのだけれど、私たちに虹として見えているのは、目を向けた方向の角度から40°～42°の円弧上にある水滴が反射している光。
円弧の延長上にある水滴も同様」なので、その水滴の層の濃さというのか厚みというのか…で、虹の濃さが異なってくる。
虹は実際に存在するものではなく、人間の目が作り出している虚像みたいなもので、ほんの少し人間の目が移動すれば、人間の観ている虹は、ついさっき見ていた虹とは違う雨粒からの光の反射を見ている事になる。
みたいな理解になりました。

皆様にご紹介頂きましたサイトのうち、(私にとって)理解不可なものは…そのまま[全ての謎までは解けないまま]諦めましたが…

小学生レベルで
[虹]が分かった！！
スッキリ感があります。

以前息子に、
「ん...ママわかんないんだよね…まだ説明してあげられない。」
「こういう事が理解できる様にお勉強して大人にならないとママみたいになっちゃうよ。
何かを知りたい！って思うと、何でも基本的な知識が必要になるから…」
と言いながら、サイトを見せておりましたら
神妙な面持ちでおりました。

今日はこれから旅行に出かけます。
現地は雨模様の様ですが
夕方…虹にであえるといいなと、楽しみです。

有難うございました！！

回答No.11

CC_T

納得されたようで良かったです。

カテ違いですが、育児カテも覗いているもので、ちょっと横レスを返させて下さい。

>　「こういう事が理解できる様にお勉強して大人にならないとママみたいになっちゃうよ。
子供の前でそういう風にご自身を劣るように言うべきではないですね。「ママ」だって自分で生きて行ける力を持っている分、子供よりもヒトとして立派なのですから。
親が自分を「劣った者」みたいに言ってると、将来的に子供が親をバカにするとか、どうせ自分もダメなんだし…と生きる意欲を失って縮こまる要因にもなりかねない。

それよりも、ｌ知らないって事を「分かっている」事はむしろ良い事です。「知ったかぶり」して誤った知識のままでいるよりは「知らない」って事を認めて学ぶ方がはるかに良いにきまってます。
大昔の学者さんであるソクラテスさんは、『「知りたい」っていう知識欲は、まず自分が「知らない」ことを認識する事から始まるんだ』っていう意味あいを持つ「無知の知」なんて言葉を生徒に説いていたくらいです。
つまり、「知らない」って事を「新たに知るチャンス」ととらえれば、常に自分が向上するチャンスがあるってことになる。
向上心を失わない人は、やがては大きく花開くものです。自分はここまでって限界を自分で決めてしまったら、その先に行ける可能性は失われてしまうんですね。

だから、知らない事をだれかに教えて貰ったら、子供と一緒に素直に「へ～、そうなんだ」って感心してそれを覚えていけば良いんですよ。そうやってある程度の知識が自分の内に溜まってくると、自然と今度はその知識同士が互いに結びつき、「あぁ、あれはこういう事なのかな」って発展形を思い付けるようになってきます。「知識」が「知恵」になるんですね。
1+1＝2って事を知らないと、2-1＝1って事は理解出来ないものですが、0+1から9+9までを知れば、どれだけ大きな数であろうとも足し算や引き算ができるようになる。そんな感じのものです。

子供と一緒に学びながら、「勉強すると誰かにこういう説明できるようになるんだねー」とか、「また一つ賢くなったね、やったー」って感じで、「学ぶ喜び」として受け止めていけば、子供はぐんと伸びてくれると思いますよ。
お子さんは本を読むのは好きなようですから、既に持っている知識を繋がっていけば結構な「知恵」を獲得できるはずで、知識欲があるのですからそこから更に伸びていくのも間違いないと思いますよ(^^)
息子さんは自分で「納得できない」ってことをちゃんと表明することが出来たんですから、大したものです。大多数の子は虹の原理なんて気にもしませんから。

あなたも「知らない」状態をきちんと認識できていたからこそ、ここで自分の持っているイメージをキチンと文字にして補足説明ができわけですよね。その点で子供よりも立派な知恵を持っているのですから、「ママみたいに」なることが悪いって事じゃない。知らないまま考えようとしない方がよっぽど「悪い」んです。
今回もお子さんやあなたがハマっている落とし穴がどこか見えたからこそ、我々回答側もそれに対する訂正の形で説明が用意できました。そんなふうに「どこがわかっていないか」を知っている人に伝えることが出来れば直ちに適切な回答が得られるもので、それは学校の勉強でも同じです。
そして、もしこれが漠然とした「虹が何だかわからないから全部教えてくれ」といった質問であれば、たかが数百文字で説明できるはずもなく、バラバラで曖昧な回答しか返ってこないものです。

お礼

丁寧なアドバイスを有難う御座いました。

あまり質問がしつこい時は、
『ママはお馬鹿さんだから分からないの！ママに聞かないで本を読みなさい！きっと本に書いてあるから！』
と、逃げておりました。

CC_T様の仰る様に…将来…どころか、
既に、
『わからない。』と言うと、
『ママはお馬鹿さんだから…仕方ないんだよね…。』
と言う事も増えておりました。

「お前が言うか！」と思ったりもしますが、
まだ悪気はなさそうで、ママに聞いてもダメか…みたいな表情をしています。

でも！！
将来エスカレートして、
本当に親を馬鹿にする様になっては困ります！

ご回答下さった方々のご説明が理解できなかったり
ご紹介頂いたサイトも基本的な数学や物理の知識がないので理解できない…。
そもそも息子が質問してくる科学につながる様な事は、学生時代は丸暗記でなんとか…。
興味を持つ事もなく生きてきましたので…
(大人になって少し興味を持っても素養がないのでなかなか理解できずすぐ諦めていました。：しかし今は息子のおかげでプラネタリウムにはまっております。)

私って本当に馬鹿だなぁ…ちゃんとお勉強しておけば良かった…。

と、後悔しきりなのも本音でございます。

でも！！
『お馬鹿さん』は封印して頑張ってみます。
（口癖になっているので…なかなかかもしれませんが…。）

心温かいアドバイスを有難うございました。

回答No.9

島崎 崇（@tadopika）

No7です。

【ある1つの水滴から発せられた反射光は、観測者に向かう1本の光線のみが観測者の目に入ります。
他の光は、観測者の目には入りません。】

これは、光が真っ直ぐに進むからです。
ある1つの水滴からは、無数の反射光が円錐状に広がっています。
その反射光のうち、観測者の目に向かう一筋の反射光のみが観測者に見えることになります。
例えば、観測者の目に向かう光が黄色だった場合、観測者は、その水滴のある方向に、黄色の光を認識します。

虹の見える仕組みを正しく理解するには、自然科学の基本的素養に加え、空間認識能力が必要です。
小さな子供（天才を除く）や、一般的な知能水準の大人には、難しいものがあります。
しかし、分かる人には、次の一文で説明が済みます。

"太陽光は、空中に漂う球形の水滴1つ1つで反射されて円錐状に広がり、観測者は、この水滴での反射光を真逆にした光を虹として認識する。"

私からの回答は、ここまでと致します。

お礼

何度もご説明をありがとうございました。

まさに…素養に問題があると申しますのか…
丁寧にご説明頂いていますのに、なかなか理解できないでおりました。
あっ！とイメージできてからは、
tadopika様のご回答が、あ～たぶんこういう事なのね！と理解できた感じでおります。

何度も有難うございました。

回答No.8

CC_T

no.5再。

NO.5の絵を見てください。
プリズムに近ければ、７色に分光された全てが目に入りますよね。
でも、距離をとって見たらどうでしょうか・・・？
分光された光は幅が拡がっていくので、ひとつのプリズム光源から距離をとると、分光された光の一部しか見えないことになります。
光の中に爪楊枝を立ててみるイメージをして見てください。爪楊枝が「人」です。
緑の光の帯の中にたっている爪楊枝からはもちろん、緑色しか見えていませんね。
そんな感じです。

>〇分光されて目に届くのが一色だとすれば、それ以外の光は何処へ？
たくさん爪楊枝を並べてみると分かると思いますが、目以外のところ、例えば隣の爪楊枝（隣にいる人の目）に届いてるのです。
No.5の下図に黒の点線で描いた分は、その方向のプリズムからは分光された光が届かないってことを示したかったのです。
クリスタルやダイヤモンドのようなものでも、近くで見れば各面が異なった色に見えますが、ちょっと離れて見ると色数が減ると思いますよ。

>〇分光された光が重なると、元の太陽光と一緒になるのでは
そうですよ。ですから、虹が出ているときに虹の光に白い紙をかざして見ても虹色に光って見えないですよね。
焦点を持ち、光源を区別できる目やカメラだからこそ七色の虹が見えるのです。

No.5下図を見てください。
プリズムがたくさん隣り合った状態だと、あるプリズムからは緑の光、別のプリズムからは赤の光、・・・と各プリズム光源から異なる光が届きます。
ですから右のほうに爪楊枝を置くと分光された光が再び混ざって普通に爪楊枝が見えます（七色の爪楊枝が見えるわけではありません）が、目やカメラのように焦点を持つものならば光源の方向を区別できるので、それぞれのプリズム光源の色を認識することが出来ます。

そうそう、CDなんかを見て考えても良いかもしれません。
CDやDVDなどの記録面に光を当てると目では虹色の反射光が見えますよね。でも反射光を壁などに当てて見ると、虹色ではなくほぼ鏡の反射と同じような感じで見えるはずです。ちょっと力を入れてCDをたわませてやると虹色が見えたりもしますが。

ちなみに、No.5の図のようにプリズムを置いた場合はプリズムで分光された光は扇状に拡がって出るだけなので基本的にプリズムの側面側から見るとプリズムが光っている事を確認できません（背景に敷いた紙などに光が反射すれば見ることができるが、プリズム自体が光っている様子は見えないですよね）、

水滴の場合あ、分光された光がソフトクリームのコーンのように中空の三角推の形になって水滴から出てきています。水滴には上下左右の区別はないですから、いわばプリズムを回転させているようなものなんですね。だから出てくる光が扇形をぐるり回転させた形のコーン状になる。これは虹は環状に見える理由でもあります。
もし水滴からの光がプリズムのようだと、虹はアーチや環状ではなく、７色の線分にしか見えないでしょう。

～～～
息子さん、無事に虹がイメージできたら次はきっとシャボン玉ですね（笑）
なぜ虹色に見える？シャボン玉の影の色は何色？などなど。気づくとどんどん疑問が出てくることでしょう（＾＾；

ちなみにシャボン玉の影は、基本的に普通の「薄い影」です。シャボン玉で光が吸収・反射されるぶんだけ地面に届く光が弱くなるから普通に影が出来るんですね。
さらによく見るとシャボン玉やその影は、玉と地面の間の距離や膜の厚みによって色が違って見えるのですが、これを小学生相手に説明するのは光学の専門家先生でも苦労する問題です(^^;

お礼

有難うございました！！

あ～～っ！そういう事なのね～！！
と、やっとイメージできました。
（間違っているかも…ですが…）

ええっと…
各水滴から分光されて出てくる色は波長によって屈折率がちがうので、ちょうど目に届く角度(40～42°)の色のみ認知される。

私が勘違いしていたのは、
絵で描かれている虹の部分の水滴すべてが反射して目に届いているイメージで理解しようとしていたからかと…。

違うんですよね。ある[一筋]の分光された光が、水滴が球形なので、コーン状になって人間の目に届いている。だから光源はドーナツ状に幅をもって広がってとどいている感じ。
決して見えている虹・絵で描かれている虹に位置する水滴からの光源が目に入っているわけではない。

無数の雨粒は太陽光の入射角度がある一定の時だけ雨粒の中で反射されでてくる、特別といえば特別な時。
さらに、私たちの目にみえている虹も、私たちの目に分光した光を届けられる、太陽ー雨粒ー私たちの目が一定の角度になる位置に存在している少量(？数粒？)の雨粒だけ…。
丁度良い角度に存在する数個？？？の雨粒から放射状に放たれた(分光された)光が目に届いているので、
イメージは空の１点から放射状に分光された光が届いている感じ・・・？

こんな理解で正しいのでしょうか…
違うかも…（トホホ…）

親の私が小学生と理解レベルが同じなもので…
ご説明に大変苦労された事と思います。　

理解が[ちょっとちがいますよ～]でしたら申し訳ありません。
他の回答者様もご指摘にもありました様、
私の場合…あまりにも理科などの素養に欠けるもので…
もう少しお勉強してからでないと、私にはむりなのかもしれません。
丁寧なご回答を頂きながら申し訳ありません。

本当に有難うございました。

「ママはおバカさんだから説明できない。本を買ってあげるから自分で調べて。」と与えてはいたのですが、学年が上がると、「書いてある意味が分からない。」とか、「〇〇(息子の名前)が知りたい事が書いてない。」と持ってくる様になり、
「ママにはわからない。少しずつお勉強したらわかるはずよ。大きくなるまで待ったら。」と逃げていたのですが、
最近は知恵がつき、「ママ～コンピューターで親切な賢い人たちから教えてもたった。って言ってたよね。そこで教えてもらって〇〇が分かるように説明してくれないかなぁ～。」
と、質問攻めにあって閉口おります。
（だから…その…親切な方々のご説明がママにはなかなか理解できないんだってば...）

でも、息子の？？は、私も上手に説明できないとかではなく、息子レベルで理解できていないものだったりすので、

あ～親子だから、きっとつまずく(分からない)部分もいっしょなのかな？と、ご質問させて頂いておりました。

かといって、凄く感動してくれるかと思いきや、
こちらでやっと理解できた、[色を混ぜたら黒っぽくなるのに、光はならない(勿論ですが)。色を塗り分けたコマも黒ではなく白になる。]
の説明をしてあげると、
『あっそっか。わかった。』
と言うと、新たな質問にうつります…。

最近多くなった息子の質問に答えられれば、と、親の私は小学４年生の理科から復習中なのですが、情けない事にこれがなかなか…という状況でございます。

またご質問させて頂きます時は、
これに懲りずよろしくお願い出来ましたら有難いです。

補足

下記の私の理解に…補足させて頂きます。

[一点]というより、
[一方向]というのか…目から一点をつなぐ直線上にある雨粒の層？から分光された光が人間の目に届いている。
（だから雨粒の層が厚ければ目に届く虹の色も濃くなる…？）

雨粒を厚みのあるスクリーンとすると私の頭では雨粒が直線上に短～く縦に[７個]並んでいて、そこから凄い距離まで円錐状に光を反射しているイメージになってしまいました…。

だから、歩いている時に見える虹は、ほんの0.1秒進めば、もう違う雨粒から反射されている光で見えている虹…？

回答No.7

島崎 崇（@tadopika）

No4です。

【観測者の目から虹の赤い帯の向きに伸びる直線上にある水滴で反射された太陽光は、反射光のうち赤色の光のみが観測者の目に届きます。他の色についても同様です。】

No5さんの図が、丁度これを説明しています。
私もこの点についてもう少し説明を加えておきます。

小さな水滴1つ1つで、太陽光が放射状に反射されています。
この反射光は、水滴が球形であるため、円錐状に広がります。
ですから、虹の現れる状況では、各水滴から発する円錐状の反射光が、空気中に無数に散乱している訳です。

そして、ある1つの水滴から発せられた反射光は、観測者に向かう1本の光線のみが観測者の目に入ります。
他の光は、観測者の目には入りません。

各水滴から発せられる反射光は、光の波長（光の色）ごとに、反射角が微妙に異なっています。
つまり、各水滴からは、赤い円錐から青紫の円錐まで、折り重なるようにして反射光が広がっています。

これは、観測者の視点からは、光の色ごとに、反射角と同じ一定の角度に見えることを意味します。
この一定の角度というのは、太陽と観測者を結ぶ直線に対して一定の角度であり、その直線を中心軸とする円錐を形成します。
この円錐こそ、虹なのです。

お礼

丁寧なご回答を有難うございました。

【虹からの反射光は水滴が球形であるため、円錐状に広がる。】
というイメージが、
あっ！わかった！と理解できた感じがしております。
有難うございます。

ただ…まだ
【ある1つの水滴から発せられた反射光は、観測者に向かう1本の光線のみが観測者の目に入ります。
他の光は、観測者の目には入りません。】
というのが理解できないでおります。

CC_T様の図解が分からないのです…。
子供用の冊子なども目を通したのですが、
全て、光は虹を面(スクリーン)として反射され、人間の目に届いている図で、
反射しているのは、上下二粒の水滴であったり、虹の絵そのものから七色が人間の目に届いている絵なのです。

（Amazon【科学工作】自然・気象 サイエンスブック・雲と虹の学習 http://www.amazon.co.jp/%E3%82%A2%E3%83%BC%E3%83%86%E3%83%83%E3%82%AF-94909-%E3%80%90%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E3%80%91%E8%87%AA%E7%84%B6%E3%83%BB%E6%B0%97%E8%B1%A1-%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%96%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%BB%E9%9B%B2%E3%81%A8%E8%99%B9%E3%81%AE%E5%AD%A6%E7%BF%92/dp/B007PMJQ0G）

この冊子の図には雨粒の層があり、光は雨粒の層の前面にある雨粒に反射されている図になっています。
　これは分かり易く(？)描かれているだけで、実際はある程度の幅(層)の雨粒が反射している…？と考えてよいのでしょうか？

赤と紫では分光されて出てくる時の角度が異なる事は、プリズムと一緒と理解できたつもりでおります。
でも私の頭の中では、
雨粒は無数にあるのだから、
図に描かれている人間の高さぐらいを目として描くと、
虹の様に七色の幅の光として目には届かないのに…

空に無数のプリズムがあって、その光が目に届いている感じ…というのでしょうか…（虹の様な円形にはなりませんが）

CC_T様の
【いくつもの光源からの光が届くので、背景＋虹がみえる】
というご説明のイメージにならないのです。

私の頭の中では、分光した光がまたある程度集まるので普通の太陽光になってしまう…（実際はなりませんが）。

一粒ではなく、沢山の雨粒から分光された光が目に届いている図というのは、どうイメージすればよいのでしょうか…。

何度も皆様の丁寧なご説明やご紹介頂いておりますサイトを辿ったりするのですが、頭がクラッ…となってしまう様な教養と理解力でございます。

何でこの人わからないのかなぁ…という分かりの悪さで申し訳ありません。

何卒宜しくお願い致します。

回答No.6

Tacosan

はい, 基本的にはその解釈で OK です.

「基本的」というのは #3 でも言われるように複数の「虹」が現れることがあるからです. 普通に見える「虹」は太陽光を 1回だけ反射したものですが, その外に現れる 2つ目の「虹」(副虹) は太陽光が 1つの水滴の中で 2回反射されて見えるものです.

お礼

有難う御座いました。　

紫の外側　赤の内側は可視光線ではない。
と理解できました。

（今次の理解へと頭をいためているところでございます。頑張ります！といっても…皆様から頂戴しましたご回答をひたすら咀嚼し理解しようと努めるのみですが…。）

回答No.5

CC_T

朝や夕方など陽光の角度が浅い時に高い山の上や飛行機から見る虹は、半円を越える範囲まで見える場合もありえます。
飛行機と言えば、「サークルレインボウ」なんて言われる「丸い虹」もあります。
更に言えば、条件が良ければ「二重の虹」を見ることも出来ます。

虹の仕組みは、このへんを参考してみて下さい。
http://www7b.biglobe.ne.jp/~math-tota/suA/niji.htm
http://plt.or.jp/column/column02/
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%99%B9

以下、プリズムを使った説明を作図してみましたので、添付図を参照しながら考えてみて下さい。

１）何故、虹はアーチ状になるのでようか？
> 移動するごとに違う雨粒の反射を見ているという事なのでしょうか・・・
そういうことです。
１つの水滴から虹が見えるのではありません。むしろ１つの水滴から目に届く色は１色だけといって良いです（例えば、１つのプリズムから距離を取った位置でプリズムから届く光を観察すると、虹色全部は見えずに特定の波長の光しか見えないでしょう？）。沢山の水滴が集まっているからこそ、虹色に分光された全体が見えるのです。

２）ドーナツの外側と内側はどう光を受けているか
そちらから目の方に向かう分光された光はないので、「背景の景色」が見えるだけです。

霧吹きやホースで散水して実験してみることをお勧めします。

お礼

あっ！息子の【なぜ？どうして？】の答えを教えて下さった方ですね！
有難うございました。

今回も丁寧なご説明を有難うございます。

【むしろ１つの水滴から目に届く色は１色だけといって良いです（例えば、１つのプリズムから距離を取った位置でプリズムから届く光を観察すると、虹色全部は見えずに特定の波長の光しか見えないでしょう？）。沢山の水滴が集まっているからこそ、虹色に分光された全体が見えるのです。】

恐らく…ここが理解できないので、次の理解に進めていない様に感じております。

〇分光されて目に届くのが一色だとすれば、それ以外の光は何処へ？
〇分光された光が重なると、元の太陽光と一緒になるのでは(実際はならないから虹にみえるのですが？)

上記丁寧にお描き頂いた図が理解できておりません。
いくつもの光源が届くから・・・
私の頭の中では…いくつもの光源が重なって元の太陽光に？？？
（いえ…実際は虹なのですが…）
あれれ…？

何が分かっていないから分からないのか…も怪しい状態でございます。

申し訳ありません。

補足

ご回答No.8の補足の補足でございます。
考えもまとめず、
何度も申し訳ありません。

書き終わって自分自身？？？？…
あれ？違う…。
（頭の中にふたつのイメージがあるまま、なんとなく分かったかも！と思い込んでいたため、またまた混乱しておりました。）

人間の目に1点から放射状に放たれた光が届いて円弧に見える？？ちがう・ちがう！み・え・な・い！
（あ…そ～よね…。と理解したはずなのに…）

人間の目から（太陽光と自分を結んだ線に対して)40°くらいの円弧にある水滴から反射されている光が目に届いて虹に見えているのですよね…。

これなら他の皆様のご回答も理解できそうな…。

回答No.4

島崎 崇（@tadopika）

虹について、私の理解している範囲で基本的なことをここに書いてみます。
但し、私は専門家でないため、誤っている部分があるかも知れません。

虹は、雨上がりなどに空気中に大量に散在している水滴に太陽光が反射することで見えます。
虹がアーチ状になるのは、雨上がりに空気中に散在している水滴が球形だからです。
もし、水滴が少しいびつな球形で、しかも全ての水滴が同じ形をしていた場合は、歪んだ虹が観測されることでしょう。

虹が上半分（背景が空の部分）しか見えないのは、空間の大きさが関係しています。
観測者の目から虹の向きに伸びる直線上にある水滴に反射した太陽光が、観測者の目に入り、虹が見えます。
そして、虹の見える方向にある水滴が多いほど、多くの光が観測者の目に入り、虹がよりハッキリと見えるようになります。
観測者から見て空の方向には大きな水滴空間があるため、虹が見えます。
一方、地面の方向には、大きな空間がありませんので、虹は殆ど見えません。
又、地面が一般的に濃い色をしていることも、虹の下半分が見えにくい原因となっています。
高い山の頂上や、飛行機からは、下方向に大きな空間があれば、円形の虹を見ることも可能です。

虹の色については、太陽光の波長の違い（色の違い）によって、太陽光が水滴で反射する角度が微妙に異なることで生じます。
この光の色による反射角の差が、そのまま、観測者から見える虹の色による角度の差となります。
観測者の目から虹の赤い帯の向きに伸びる直線上にある水滴で反射された太陽光は、反射光のうち赤色の光のみが観測者の目に届きます。
他の色についても同様です。
尚、赤帯の外側には、人の目には見えませんが、赤外線の帯が存在しています。
又、青紫帯の内側にも、紫外線の帯が存在しています。

お礼

有難うございました。

【観測者の目から虹の赤い帯の向きに伸びる直線上にある水滴で反射された太陽光は、反射光のうち赤色の光のみが観測者の目に届きます。他の色についても同様です。】

の部分の理解でつまづいております…。

回答No.3

doc_somday

＃１のお答えで充分ですが、蛇足を。

>移動するごとに違う雨粒の反射を見ているという事
その通り、だから水粒子の濃度が低い処では消えるがまた濃度が高くなると現われる。

>なんでーにじの形なのかっていうのが
本来ニジの形はまん丸。空中で見るとよく分かる、通常観測者は地上に居るので下の部分は「景色」と「観察者の影」の中なので見えない。
バンジージャンプの状態で見たりするとよく分かる。

○ニジは一本では無い、太陽光と水粒子の濃度が高いと二つめがかなり良く見える、色の順は「逆」、
物凄く幸運か、人工的な条件では第三の虹も見える、色の順は普通のニジと同じ。
これ以上外側は「多分」角度が無理なので見えない。

○光源が変るとニジの色が変る、強力な青色ＬＥＤなど使うと飛び飛びに見えるか、青だけのニジも見ることが出来る。

以上蛇足。

お礼

ありがとうございました。

回答No.2

shikechin

質問者様も途中で書いていますが、
移動するごとに違う雨粒の反射を観ています。
（なので、移動しても虹は見える）

それぞれの雨粒は、太陽の光を特定の角度（４０度～４２度）で反射させています。
反射させた角度に観測する人の目があれば、そこに虹があると認識できます。
ずれている場所（反射先に人の目がない場合）では、虹は見えません。
（光が目に入らないので、虹を認識できない）

ここで、ちょうど虹を認識できる雨粒の位置（角度）は、４０度～４２度になります。
これは、上方向だけでなく、左右方向にも全て４０度～４２度になります。
ある一点から、同じ角度に点を取っていくと、円になっていくはずです。

つまり、虹がアーチを描くことになります。
（アーチの下の部分は、地面の下になって見えない）

参考ＵＲＬを乗せておきます。
最初の計算式はどうでもよくて、ページの最下方に図付きで説明が載っています。
そちらの方が、理解しやすいかと思います。

参考URL：

http://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/gakusyu/hadou/rainbow/rainbow-1.htm

お礼

有難うございました。

補足

お礼のメッセージが遅くなり申し訳ありませんでした。

分からない…。でも、何でも人様を当てにして質問していてはいけないよね…と、皆様からのご説明をヒントに再度書物(と言っても子供向けの科学の本などですが)を読み返したりしながら頭を痛めておりました。お許しください。

普通なら透過してしまう太陽光線が、程よいまん丸さの水滴の中で分光・反射・さらに分光して出てくる。その時、太陽の雨粒に対する入射角度は40～42°…。と言う風に理解したのですが、
でも分光して出てくる。といっても、雨粒は無数にあるのだから、それぞれ違う雨粒から分光されて出た光(色)がまた重なり、普通の太陽光になるはず。（事実虹になっているのですが…私の頭の中ではさっぱり…涙）
加えて、雨粒はある程度の層になって存在しているのでは…？
などなど…。？？？が沢山状態でございます。

ある一点からの角度が…というご説明さえ、
？？？何故[ある一点]なのかな？太陽光って平行な感じで入ってくるのでは？？
？？雨粒一個から人間の目に届く光の雨粒側からの[ある一点]？と理解できないでおります。

申し訳ありません。

回答No.1

Tacosan

大気で吸収されなければ
・赤より外の部分は赤外線が「見えているはず」
・紫より先の部分は紫外線が「見えているはず」
です.

もちろん「人間がそれらを認識できるかどうか」など, 虹は問題としていません.

お礼

有難うございました。

補足

ご回答有難うございます。
理解が亀の様に遅くて・・・、皆様からのご回答を反芻する様に何度も読みかえしております、まだ虹が円形になる部分については理解できておりません。もうしばらくお時間を…。

ただ
虹は円形状に見ええるものだという事を前提で、私の疑問点を考えますと、

その虹のアーチの外部分の空(赤のアーチの外)には赤外線など長波長のものが、内側の空(紫のアーチの内側)には、紫外線などの短波長の物が反射していて、
人間の目には認知されていないだけ。
私の？？だったバームクーヘン(ドーナツでも良かったのですが)の空洞部分の空には、紫外線などが反射いている。
という理解で宜しいのでしょうか。
お手間をおかけいたします。