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【今週の宿題】虹は本当に7色なの?

カテゴリー:集団授業 宿題



こんにちは、スカラーの岡村です。
梅雨も明け、すっかり夏の気候となりましたね。岡村は夜のランニングでも大汗をかくようになり、飲み物を携行しながら走るようになりました。
来週末まで最高気温30度超えの日が続くようですので、みなさんも熱中症にはくれぐれもご注意ください。


さて、昨日7月16日は“なないろ”ということで「虹の日」でしたので、画像は先日撮った虹を載せました。
夏の雨上がりの夕方という好条件のそろい踏みでなかなかダイナミックで綺麗な虹が撮れました^^



…なぜ「夏の雨上がりの夕方」が好条件なのか? そう思った方いませんか?



これは虹が発生する仕組みを考えると理解できます。



そもそも太陽光は300nm~3000nmの波長の光線(電磁波)の集まりで、そのうちの380nm~760nmが人が色として感知できる可視光線となっています。
人間は、眼の網膜で受け取った可視光線の波長の違いを、脳で色の違いとして認識しているわけです。
*そもそも光は電磁波の一種で、そのうち眼で感知できる可視光線を光と呼んでいます。
*波長というのは波の山と山(あるいは谷と谷)の間の長さで、波の速さが一定であれば波長が短いほど振動が盛んということになります。



虹が発生したときそこで何が起こっているのかと言うと、

①まず空気中の水滴が様々な波長の電磁波の集まりである太陽光をプリズムのように分光(光を波長ごとに違った角度に屈折・反射させること)します。可視光線も短波長の紫色から長波長の赤色まで分光されます。
*波長によって屈折率が異なるというのは、高校物理の「波」で学習しますね。

②可視光線の分光はある決まった角度(40~42°)で起こるので、太陽ー水滴ー観測者のなす角がちょうどこの角度になっているときに分光された光が目に届くことになります。

③しかも波長ごと(つまり色ごと)にこの角度が少しずつ異なるので、水滴の位置によって届けてくれる光の色が異なり、この水滴の分布の仕方が円弧状になるので虹はあのように弧を描く(条件がそろえば完全な円状になることもあります)というわけです。
*このあたり図を用いずに説明するのは難しいのですが、上手に図を描く自信もないので、興味のある方はちょこちょこっとググってみてください。



以上の原理を踏まえると、虹を観測する条件として


⑴空気中に水滴が多くあること
⑵太陽ー水滴ー観測者の角度が40~42°であること
⑶そもそも太陽光線が十分に強いこと


が必要だとわかります。

⑵のためには太陽が高すぎるといけないので、朝方や夕方の時間帯であることが必要です。
さらに⑶のためには当然晴れていなくてはいけないのですが、⑴のためには雨も必要なので、「朝方や夕方の雨上がり」という限られた状況でしか虹が見れないということになりますね。
そして、この状況はにわか雨の多い夏に比較的起こりやすいと。

だから「夏の雨上がりの夕方」が好条件のそろい踏みだったわけですね!
自然に観測することがなかなか難しいのも合点がいきます。


雨上がりに観測される虹以外にも、

水撒きして偶然発生した虹
滝の水しぶきで発生する虹
飛行機に乗って眼下に発生する虹

…いろいろな虹がありますが、どれも同じ原理で虹は発生しています。


岡村は仕組みを知って余計に虹を美しく感じるのですが、みなさんはどうでしょうか?


理科や数学の勉強は、こういった楽しみにも通じるので捨てたものではありません。



ちなみに、日本では虹は7色(赤、橙、黄、緑、青、藍、紫)というのが一般的な認識ですが、実際は無数の色のグラデーションであることが上述の原理からわかると思います。

なので、国によっては色数の感じ方が異なり、例えばアメリカは6色、ドイツは5色、地理的に日本と近い台湾でも3色(少なすぎる!って思いますよね)と、実に多様です。

日本が7色と比較的色数を多く感じるのは、古来から細かな色の違いを楽しむ文化があったからかもしれません。

色の和名も、やまぶき、萌黄、群青、薄暮、鈍色など、調べてみると実に多彩です。

こうした日本ならではの色彩感覚も大切にしたいですね。



ということで今回は虹の話でした♬



それでは、以下が今週の宿題です。
集団授業も来週から夏期講習が始まります。それぞれの目標に向けて有意義な夏にしましょう!

〈月曜〉
小6英語:マイクリア① p.166-169、単語No.517-536(p.126-129)<次回テスト>
中1国語:作文プリント1枚、これまでに実施した漢字テスト(計10枚)の復習<次回、その中から20題出題>
中1英語:WinPass① p.32-33、単語No.366-395(p.52-55)<次回テスト>
中2数学α:1次関数プリントp.15-17
中2数学β:WinPass② p.80,81

〈火曜〉
中3数学α:WinPass③ p.81,82
中3英語α:ウィンパス p.1602⃣・英単語1級(7/15)テスト
中3英語β:WinPass③ p.67、6級の単語<次回テスト>

〈水曜〉
小6算数:割合文章題プリント
小6国語:ウィンパス p.83-85(短歌・俳句)
中2英語:プリント1枚<次回提出>、単語No.951-980(p.156-159)<次回テスト>

〈木曜〉
中3英語α:WinPass p.204-205, プリント1枚(仮定法)
中3英語β:WinPass③ p.184-185、5級の単語<次回テスト>
中3数学α:WinPass③ p.83,84,85,92,93
中3数学β:中3数学β:WinPass p.57, p.81-5,9 p.82, p.83- 5,8,9

〈金曜〉
中3国語:ウィンパス p.64 - 67, 204
中3理科:WinPass③ p.148-151

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