虹はどうやってできるのでしょうか？虹ができる原理は何ですか？

暑い夏、大雨の後には、壮大で色鮮やかな虹が空に現れることが多く、人々の無限の想像力を呼び起こします。では、この美しい虹はどのようにして形成されるのかご存知ですか？虹が形成される原理は何でしょうか？Interesting Historyの編集者が、以下の文章で上記の質問に対する答えを一つずつ明らかにしていきます。

虹の形成を科学的手法で説明しようとした最初の人物は、イタリアの学者ドミニコ司教でした。 1624年、彼は自然科学の知識を使って虹の形成を説明しました。しかし、当時の社会は非常に遅れていたため、ドミニコ司教は教会から追放され、死刑を宣告されました。

その後、フランスの科学者デカルトも同様の試みをしました。彼はプールのそばにいて、プールの上空に大量の水滴が浮かぶ人工の虹を目にしました。これに触発されて、水を満たしたガラス玉を使った実験を行い、1637年に虹の形成原因に関する論文を発表しました。彼の結論はすでに比較的科学的なものでした。つまり、虹は空気中の水滴に入った太陽光の反射と屈折の結果であるというものでした。しかし、彼はまだ虹の色がどのようにして形成されるのか理解していませんでした。虹の秘密は、ニュートンがプリズムを通過する太陽光の分散現象を発見した 1660 年代まで完全には解明されていませんでした。

300年以上前、チェコスロバキアの科学者が、同じ大きさ、同じ形のガラス3枚を組み合わせて三角柱を作り、窓の反対側に置きました。閉じたブラインドのスリットを通して、中央から柱に太陽光が差し込むと、反対側の壁に赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の色の光の帯が現れました。この光の帯は、自然界で生成される虹とまったく同じでした。

この現象はイギリスの科学者ニュートンの興味をそそりました。この問題を解明するために、ニュートンは光に関する多くの実験を行いました。彼は、太陽光がプリズムを通過すると、屈折により光の方向が変わることを発見しました。同時に、各色の光の屈折度合いは異なり、紫色の光が最も大きく、赤色の光が最も小さいため、プリズムの屈折により白色光は 7 つの色の光帯に分解されます。

時々、非常に奇妙な虹が空に現れます。たとえば、1948 年 9 月のある日午後、レニングラードのネヴァ川に奇妙な現象が現れました。空に 4 つの美しい虹が同時に架かったのです。初めに、空に突然長い虹が現れ、同時に、そのすぐ上に反対色のもう一つの虹が現れました。数分後、メインの虹の中に細い虹が現れ、続いて 4 番目の虹が現れました。その幅はメインの虹の約 1/4 で、明るい深紅色の帯を除いて、残りの色はより明るい色です。 15～20分ほど経つと、4つの虹は次々と消えていきました。

この奇妙な現象は、一般的な原理では説明するのが難しいため、気象学者の注目を集めています。調査の結果、科学者たちはついにその理由を理解した。レニングラードのネヴァ川の4つの虹が同時に現れたのは、最初に形成された虹が川や湖の反射の下の層を通して反射・屈折し、反射虹を形成したためであることが判明しました。

また、非常に独特な、一種の豪華な虹もあります。崖の間を流れ、長い間続きます。とても美しく壮観です。この種類の虹は通常、流れが急な滝のそばにのみ現れます。滝は轟音を立て、水しぶきが上がり、霧が出ます。日の出や日の入りのたびに、日光の下で虹が空中に浮かびます。この種類の虹も、滝から飛び散る水滴に当たる日光の反射によって形成されます。

虹は太陽光だけでなく、月の光によっても形成されます。月虹を見たいなら、海辺で満月の夜を選ぶのが最適です。月明かりの下では、海風が運んできた大量の水蒸気が月光を反射・屈折させ、夜空に虹を作り出します。これもまた美しい自然現象です。