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| topics | 太陽柱、 映日、 光柱 |
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冬から春先にかけての寒い日などに夕日の上に、 光の柱が現れることがあります。 太陽柱 (sun pillar) と呼ばれる現象です。 よく見ると、太陽の下にも柱が伸びている場合があります。 ダイヤモンドダストの舞うようなところでは、 地平線より下、景色の手前にも柱が見えることもあります。 また、太陽が沈んでしまってもしばらく、 柱だけが上に伸びて見えることもあります。
暈や幻日 は氷の結晶による屈折が原因の現象ですが、 太陽柱は氷の結晶による太陽光の反射が原因です。 よって、色は分離せず、太陽と同じ色で見えます。 幻日や環天頂アーク の原因となる六角形の薄い平らな氷の結晶と、 タンジェントアーク の原因となる六角柱の長い軸を水平にした氷の結晶との両方が、 太陽柱の原因となります。
[図1]・太陽柱の見える仕組み:
ちょっとずつ違う傾きの氷の結晶で反射した光がちょうど目に届く。
静かな水面のように、氷の結晶の反射する面がまるっきり水平であると、 太陽の下の、地平線を軸にした反対側に、 太陽の姿がそのまま映るだけです (この場合、映日 と呼ばれます)。 水平でない、揺らいだものが混ざっていると、いろいろな位置に、 太陽の光をちょうどよい方向 (人の目に映る方向) に反射する結晶があることになります (図1)。 この場合、揺らぎが全くランダムだとすると、太陽の上や下で、 結晶がちょうどよい方向を向く確率が高くなります。 よって、太陽の上下に光の柱が伸びるのです。
ここまで、全て太陽で説明しましたが、もちろん、 月の場合にも見られることがあり、月柱と呼ばれます。 そしてなんと、 金星でも見られた (この場合は「金星柱」でしょうね) とか…。
参考 (last modified: 2003/01/18)
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雲の上に出た飛行機の窓から眼下を見下ろすと、 雲に映った太陽が見えることがあります。 映日 (えいじつ) と呼ばれる現象です。 地上でも、ダイアモンド・ダストが舞うようなときには、 建物の上の階や丘や山の上から見下ろすと見えることもあります。
[図2]・映日の見える仕組み:
氷の結晶の傾きが揃っているので、
反射した光がちょうど目に届くのはごく一部だけ
(点線の円に囲まれた結晶で反射したものだけが目に映る)。
ちょうど 太陽柱 を逆さにした位置関係で、 氷の結晶の揺らぎが大きいと、下に伸びる太陽柱になります。 しかし、氷の結晶の揺らぎが小さいと、 ちょうど目の方向に来る光はごく一部の方向だけになってしまいます (図2)。 すなわち、静かな水面に映る太陽と、 さざ波の多い水面とに映る太陽との違いと同じように、 鏡に映ったように見えるか、柱のように伸びて見えるかが決まるのです。
[図3]・光柱の見える仕組み:
平行光線ではないので、揺らぎがなくとも柱が見える。
太陽柱と同じような感じで、 街灯などの地上の光が氷の結晶で反射することによって、 光の柱が見えることもあります。 この場合は光柱と呼ばれます。 太陽の場合は平行光線なので氷の結晶の揺らぎがないと柱状にはなりませんが、 地上の光源の場合は点光源から来る光とみなせるので、 水平に浮かぶ結晶だけで、光が柱状に伸びるのを見ることが出来ます。
参考
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