左図:影が大きく見え 右図:影が小さく見える
説明のため、上の写真について横から見た模式図を用意しました。図は横から見たもので、本人から見ると遠くの雲に写った影ほど小さく見える。輪は見た目の大きさ (角度)が同じ。 向かって左から太陽の光がさしこみ、右の雲に自分や山の影が映ります。 虹のような輪を作る光は霧の中のいたるところで発生しており、 これらの光は太陽光に対して一定の角度で円錐状に反射します。 しかし、自分の目に入るのは図に示した点線の経路を通る円周上のものに限られます。 ですから霧までの距離によらず虹色の輪は見かけの大きさが変わらないのです。 一方、自分の影の大きさは変わらないので、雲が遠いほど見かけの大きさ(角度)は小さく見えるのです。 |
気
象光学現象(水平環・日暈・幻
日・太陽柱・彩雲) |
環水平アーク(水平環)
高精細画像 ブ
ロードバンドへ五月の立山、正午の写真です。六角板状の氷が水平に揃った 雲による屈折で虹色になるそうです。 氷の板の側面から入射した光が底面から出るルートを通るため、プリズムのように色付く。 太陽との角度関係から、日が高い必要がある。 写真は最初白い雲に淡い色がついていましたが、白い雲が消え、虹色だけが残った瞬間のものです。 →もう一枚の写真 → 平地からの写真 |
環
天頂アー ク(天頂環) この場合は、低い太陽より上側に見え、図のように氷晶上面から側面へ抜けるルートを通ります。 写真の下側に太陽があります。 水平環と共に、濃くきれいな色になりやすい。 |
太陽柱(五月の爺ヶ岳直下、日の出)です。
見かけ上、太陽の上方へ伸びる光の柱で、
六角板状の氷がおよそ水平に揃った雲による板底面による反射だそうです。 (写真は左手前の雲がじゃまですね。)
反射のため、色が付かない。太陽が昇り、柱が下方に伸びた場合は板上面の反射。 ダイヤモンドダストは
板 の反射が氷晶ごとに見える近さにある場合キラキラ瞬く現象。
氷晶の向きがバラバラでも起きる。向きが水平に揃うとダイアモンドダストによる太陽柱となる。
水平に揃いやすい理由は、滞空時間が長いためだと思います。 |
内暈 (日暈)
太陽を中心にした光の円弧(半径22°)です(内暈)。 六角柱状の氷の雲による屈折だそうです。柱の向きはあまり揃っていない様で、円周上に屈折光が見える。 観察される頻度は他のものに比べて多い。 下の写真(爺ヶ岳直下)の例では、太陽の両脇に幻日が少し見えています。 また太陽柱も少し残っています。 稀に暈の上端や下端に接する弧(タンジェントアーク)が見られ、極めて稀に幻日の横から伸びる輪(幻日環)が 全天 を一 周す る場合があるそうだ。 |
タ
ンジェントアーク 六角形の棒状の氷が、主に水平に並んだ場合、内暈と同じ角度(および外側に向かって)見えます。 (太陽の周りに写りこんでいる色はスマートフォンのカメラによるものです) |
幻日(げ
んじつ) 写真は五月の立山、日の入りです。 太陽は画面から外れた左にあります。六角板状の雲が水平に揃った雲の屈折によるものだそうです。 暈と同じ光のルートで、曲がる角度は22°ですが、板が薄いため、板の水平方向から入射した光だけが幻日を作る。 そのため太陽が水平に近いとき、太陽の水平両側に現れる。 幻日が横に広がって伸びる事もあるそうだ。 → も う一つの例 これらの気象光学現象は平地でもよく見られるますが、高い山では空気が澄んでいる分、 きれいに観察でき、空を遮るものが少ない。 |
気がつくと同時に たくさんの現象が起こっていたので、 とっさに持ち合わせた携帯電話のカメラで撮影しました。 ラテラルアークらしきものや、120°幻日、幻日環も写っています。 (暈の上部にあるのはタン ジェ ント アークではなく雲です) 2008年2月2日、横浜市内にて |
彩雲 薄雲に色がついている事があります。薄雲による回折によるもので、霧の粒子サイズが不均一なため散乱の方向がまち まち で次 の光環のように丸くなっていま せん。 |
光
冠(光環)
ブロッケン現象に似た散乱ですが、方向が逆の前方散乱です。この場合、光源の周囲に環が見られます。 月の暈 氷の粒子による回折 花粉による回折 上の写真は真冬の月で、色のついた暈{かさ}をかぶっています。薄雲による回折によるものです。雲の上か らで あれ ばブ ロッ ケン現象が見られる可能性が高 いと思います。 (光冠はブロッケン現象ではありません。) 中央の写真は正月の西穂高独標で、ガス(氷)によって生じた光冠です。 中央の人影は、太陽側にいた登山者で、私の影ではありません (光冠は回折による前方散乱で、後方散乱のブロッケン現象とは現れる向きが逆です)。 高精細画像 ブ ロードバンドへ 下側の写真は2011年3月中旬の午後、花粉が非常に多い時に見られた光環です。ブロッケン現象に比べて 環が小さ いで す (花粉の粒子が大きいため)。 気象光学現象は高層の気象を反映しているので、天気予報などに役立てることができます。 |
地球照 気象光学とは違いますが、地球照によって、月の夜の部分がぼんやり見える現象です(決して月の裏側が見えているわ けで はありません。秤 動と いう振動で裏の一部が脇から見えますが、月はおよそ同じ面を地球へ向けています)。 写真は2,000倍違う露光の写真を重ね合わせています(月の昼と夜の部分は10,000倍明るさが違うそうで す)。 薄い三日月に、澄んだ空であれば、目の良い人は肉眼でも何とか見え、 明るい双眼鏡があれば更に良い。地球による太陽光の散乱と言えます。 |
部分日食 これも気象光学とは違いますが、太陽の手前に月が重なり、太陽が隠れる現象です(写真上:2009年7月22日、 11:20JST@横浜市)。 地球の月と太陽は見かけの大きさが酷似しているので、金環食や皆既日食が見られます。他の惑星の衛星では、このよ うな 事は 少なく珍しいそうです。 (目を守るため、太陽を直視せず、規格を満たす観察用サングラスを使用しましょう。望遠鏡やカメラ撮影(一眼)は失 明の リス クがあるので要注意) |
写真下は金環日食です(2012年5月21日、07:33JST@横浜市)。月も地球も楕円軌道なので地球から見た大きさが太陽も
月も変化し、金環に なったり皆既になったりするのだそうです。 どちらの写真も雲によって光が弱まっていました(周囲の光は雲です)。上は子供たちがコンパクトデジカメで撮影し たも の、 下は私が望遠鏡をアルミフォイルで覆い、針で穴をあけて撮影したものです。 |
飛行機雲の影(電 柱は無視して下さい)。 私がちょうど影に包まれた位置で気付いたのですが、 カメラを出したら、既に雲は左下へ流され、近くにある陰は更に左下へ。 飛行機雲より下の大気による散乱で空が霞んでいますが、雲の影は散乱光が少ないため、暗く見える訳です。 |
光 芒(こう ぼう)薄明光線 平行な太陽光線が雲などで陰影を付けられたとき通り道が放射状に見える壮大な風景です。放射状に見えるのは、例え ば平行な 通路であるトンネルの中の直線がそう見えるのと同じです(下の画像はクリックすると拡大)。「太陽」の位置を文字で示してあ ります。 光芒は、コロイド溶液に見出された、チンダル現象と同じく散乱現象です。赤い色まで散乱しているのでミー散乱を起 こすか、 比較的大きい粒子によるものと考えられます。写真は霧のような大きい粒子とは考えにくい。 |
右 の写真は光芒の一種だと思います、太陽側から反対側まで
180°に渡っているものです(2枚の写真をつないであ ります)。左下の消失点に太陽は無く、
私の真後ろに夕焼けと雲があり光芒が続いていました。高いところに立てませんでしたが、おそらく遠くにある積乱雲の 影だ と思 います。 |
虹
虹は大きくて、きれいですね。雨に日が差したとき、雨粒に光が入り、 内部反射して出てゆく時に受ける2回の屈折で色が分かれます。 虹の色には諸説あるが、私の肉眼では 赤、橙、黄、緑、青(暗い)、菫 (写真では緑より水色が強くなった) 主虹の内側には、干渉によって生じる縞模様(干渉虹・過剰虹)が見られます。 (虹はブロッケン現象と同じく、光を後方に散乱します。暈などと同じ散乱角度の定義では 180°か ら差 し引 き、 それぞれ138°,129°となります。) |
主虹の内側は青色の次に 菫(すみれ)色(または紫)となっています。 人間の目は青より短い波長を菫色として感じますが、虹の菫色は、主虹の青と干渉虹の赤が混ざった効果も含まれます。 |
これらのようにブロッケン現 象以 外に も非
等方的な散乱は色々あります。 空だけでなく、日を背に朝露の草を見れば、同じように自分の頭の影を中心にした輪ができます。
それにハイマツの林もわずかながら非等方的な後方散乱をすると思うのは私だけでしょうか? (右上の
写真:凸凹の大きなものに影ができ、真正面からは影が見えないためだと思います。) どうでも良いことばかり書いていますが、何でも表面的にではなく理解する事が大切だと思っています。 気象光学現象の虹・暈・幻日・彩雲・環水平アークなどについては、こちらのY.AYAさんと、自然の気象科学館で じっ くり どうぞ。 |
撮影した虹のデータとブロッケン現象の計算結果を合成 |
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グリーンフラッシュ (下 の写真ではありません) Wikipedia百科事典 |
これを見たものは真実の愛に目覚めるという。 確かによほど注意深く見ていないと気づかない現象です。 丸い地球の大気による屈折により、太陽の光がプリズムを通したように波長分散し、 太陽が沈む直前に緑色を帯びた光だけが残るものと考えられています。 実際は屈折の効果だけでなく、反転層(蜃気楼のように反射・屈折する層)や水平方向の密度ゆらぎも加わって複雑な見え方をす るようです。 グリーンフラッシュが現れやすい条件は、黄金色の夕日、つまり緑色が十分残るほど空気が澄んでいて、 更に夕日が水平線ぎりぎりまで残る場所から見ることです。高山はこの条件に恵まれています。 現象はほんの10分の1秒程度でした。 太陽が完全に沈む直前、光は急激に暗くなって行くのですが、緑色だけが僅かに遅く残り、かつ一瞬チカッと輝いた様に感じました。 明るさの劇的な変化の中で一瞬感じられる現象なので、カメラに収めたり、日の出で見ようとするのはずいぶん難しいと 思い ま す。 目撃した場所は「高い山」の最初の写真、白馬の時です。 |
大気は上空ほど希薄な ため、
右図はグリーンフラッシュの瞬間を表した図です。太陽か らの光はあらゆる 方向に進 みま す
が、図にはこの中で目に届くルートだけを示してあります。実際はカーブしながら屈折します。 大気のプリズム効果(大気分散)は非常に弱く、 水平線近くの星を望遠鏡で見てわかる程度です。 太陽の場合、反転層をはじめ屈折率のゆらぎの 助けがあって肉眼で観察されるものと思われます。 【注意】図は観察者からの見かけの向きで、 障害物が無ければ見える各色のルートです。 逆に、太陽から一本の光を辿った場合は、 大気に入ってから波長分散で分かれます。 地球の丸みに沿って大気も丸くなっているので、大気がプリズムの働きをして青い光ほど強く屈折し、その結果、青い 光の 方が 上側にずれて見える事になります。 黄金色の夕日は眩しくて、肉眼ではとても見ていられないのですが、 水平線すれすれに夕日が沈む瞬間であれば、強い赤や黄の光が地球や雲に遮られ、最後に一瞬緑色だけを残して消えて行くのを目撃できる場合があるのです。 (青色やすみれ色は見通し可能ですが、大気による散乱で失われ、緑が残る。極稀にブルーフラッシュも見られるそう だ。) 「フラッシュ」と言う様に、キラッと輝いたように見えるのは、大気のゆらぎによって本当に輝いたのだと思います。 ちょうど蜃気楼や陽炎がゆらめく様に、運良く沈む瞬間に色ずれの光が強くなったと思われます。 ゆらぎによっては黄色もフラッシュするはずですが、太陽の色なので誰も珍重しない。 |
なお撮影機器の色ずれも否定できないので、この写真が類似の現象を捉えているとは断定できません。 今後機会があれば写真を更新したいと思います。 なお丸い太陽ではなかなか色ずれが見られません、写真のようにひしゃげるほど屈折率の変化がある場合に起こりやすいのかもしれません。 |
初日の出の写真があったので拡大・色強調してみると右のように緑色の色ずれが出ていました。 大気分散現象が大気の屈折率ゆらぎによって、部分的に強調された結果と思われます (焦点距離500mm、F5.6、マクストフカセグレン、2倍テレコンバータ使用、フジReala、ISO100)。 |
グリーンフラッシュが見られる場所は数多くある はずです、例えば山形県酒田市の展望台などがあります。できるだけ空気が澄んで、遠く
が見渡せる場所が向いています。
特に極地では季節を選ぶと太陽が低い角度にいる時間が長いため、見られる機会が非常に多くなる訳です(2012年の気象カレンダー表紙がそうでした)。 以上のように、大気分散現象は低い仰角で見る星などによく現れますが、 グリーンフラッシュは大気分散に重ねて、太陽が沈む瞬間に、ゆらぎ等でフラッシュするという、かなり珍しい現象です。 他の要因に、人の目は暗いと緑色の感度が高くなるという効果もあるそうです。 しかし、私の体験では、グリーンフラッシュは十分明るく、写真撮影例もある事から、 大気分散とゆらぎが支配的な原因だと考えています。 |
セントエルモの火 |
これを目で見たことはありませんが、近い体験をしたことがあります。 富士山のお釜を回っていたとき、ガスが吹き上げる斜面で仲間が言いました。 「虫が鳴いている。近づくと鳴き止むけど、離れるとまた鳴き出すよ。すぐ鳴きだすとは警戒心の無い虫だ。」 私は珍しがって交代してみました。確かにチッチッチと周期的な音がしている。 そして音のほうへ近づいたら、かぶっていたフードに髪の毛がパリパリッと引き付けられました。 同時に音が止みました。 「伏せろ!!!」 私たちは突出した地形から離れ、雷に打たれないよう地面にはいつくばりました。 セントエルモの火とは、雷などを起こす大気中の強い電界や、飛行船などにたまった静電気による、 青白い放電現象(コロナ放電)です。 特に尖った部分に現れやすく、ジーとかシューという音を伴うそうです。 飛行機では放電が無線装置に与える影響を低減するため、羽にたくさん放電電極が取り付けてありますね。 上記の「虫の音」の正体は大気にたまった電気が富士山との間で放電していた音だったのです。 近づくと音が止むというのは、実は近づいた人間に電流が流れるなどして電場が変化し、 私の場合、たまった高電圧によって髪の毛がフードに張り付いた訳です。 もっと電気がたまると人間との間でパチパチ放電し始めたことでしょう。 これが夜だったら、ひょっとしてセントエルモの火を目撃できたかもしれません。 クワバラ クワバラ。 なお、この現象は船のマストでも起こりやすく、この現象の後に天候が大荒れになる事が多いため、船乗り達に恐れら れていたそうです。 写真は送電線の碍子に発生した放電現象です(古いカメラでノイズが多い)。 自然の中で起こる放電現象といえば雷のほかに色々あります。 水晶など圧電効果のある岩石を含む尖った山頂に、地震などの振動が高電圧を生じてコロナ放電を起こすとか、 同じようにして発生した強い電磁波が側頭葉に影響を与えて幻覚を見る場合があるとか (電磁波による急性症状)、 冷戦時代に米ソが敵国上空へ強力なマイクロ波を複数方向から照射して、 アンダーソン局在による放電や電離層への影響で天候や通信等への悪影響をねらったため、 偶然通りかかった航空機に定在波が生じてプラズマ放電が起こり、ピッタリ追従してくるUFOとして、 または定在波上に何個も並んだ放電域が葉巻型UFOととして知覚された事などを聞いたことがあります。 航空機の飛ぶ10,000m程度は放電が起こり安い気圧です。 このように、放電現象はファンタジックな割には安全なものではありません。 |
その他の現象 |
■謎の飛行物体 放電現象やブロッケン現象は光として目撃されますが、 自分では光らず、光に照らされて見える「物体」は右の写真のようになります。 この写真は2008年7月9日、18:04に神奈川県横浜市栄区飯島町にある幼稚園上空近辺を浮遊し上昇している ものを偶然目撃したものです (ク リッ クしてYouTube動画再生)。 飛行物体が飛び始めた場所の緯度経度は次の通りです。 N 35.3761°(北緯 35°22分 34秒) E139.5331°(東経139°31分 59秒) (撮影は、気付いて肉眼で観察しカメラを取り出すまで時間がかかった)。 しかし、このTシャツ型の飛行物体はいったい何でしょうか? 凧ではなく丸みを帯びています。 最初は林の辺りにいるのを発見し、向かって斜め左へ傾いた状態で、風下(北北東)へ流されるような動きでした。 その後、姿勢は垂直を保ったまま1分間で40°ほど自転、非常に安定でした。 下側に重りの様な棒が奥行き方向にあるようですが、ひょっとすると磁気トルカーで、地磁気により南北向きに安定したのかも。 気球の一種なんでしょうか?(気象関係者によると観測用は白くて丸い) 光学6倍ズーム(35mmカメラ換算 210mm相当)で撮影。 距離不明なるも先の小山の上空にあったとして距離200mと仮定すると、右下のアンテナ縦30cm・距離40mと 比較して縦 1.0m程度の物体かと思われます。 飛行物体のオリジナル写真もダウンロードして見て下さい 写 真1 写 真2 写 真3 。 こちらは再現動画です(合成)。 謎の飛行物体(と謎の光) このファイルでは上記の飛行物体に翻弄(ほんろう)されるコックちゃんを滑稽に描き、ついでに右の写真のような不 思議 な光 についても原因まで解説してあります。ぜひご覧ください。 ■落雷の目撃 放電といえば雷です。子供の頃、縁側に座っていたら、 30m先の電線から地面にバリバリッと放電したのを目撃しました。田舎だったので犠牲者はなかったようですが、 別の場所でも放電したそうで、近所の乳牛が暴れたりしたそうです。 一番すごかったのは、頭上7mへの落雷でした。コンクリート製の建物の最上階に住んでいた頃、 屋上の貯水タンクに落雷したのです。 わずかに黄色味を帯びたフラッシュ光に包まれたと共に、ダーンという爆弾のようなものすごい音がし、 その後、周囲から雷鳴の残響が押し寄せてきました。 貯水タンクのフタに落ちたらしく、翌日にフタが飛ばされて下に落ちているのを発見しました。 とにかく、すごいエネルギーです。 |
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