どうして、しんきろうが見えるの？

こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

本当はみえないはずのところに、
 
何かが見えてしまう蜃気楼(しんきろう)。
 
不思議な現象ですね。
 
本当はみえないはずのところに、モノが浮かんで見えたりします。
 
どうして、蜃気楼(しんきろう)ができるんでしょうか。
 
その時、空気の中で何か起きているんでしょうか。
 
なんかちょっと詳しく知りたくなりますね。
 
 
 
蜃気楼(しんきろう)のお話しをする前に、
 
光の進み方について、ちょっとまとめてみます。
 
光は、宇宙で何もないとろではまっすぐに進みます。
 
どこまでもまっすぐに、
 
あるところから別のところまで進むのに
 
いちばん時間が短くなるように進みます。
 
まっすぐに進むとは、
 
一番時間が短い道筋（みちすじ）を通っていくことなんですね。
 
 
 
光は、宇宙を１秒間に約30万キロメートル進むことができます。

ところが、
 
地球(ちきゅう)に届くと、ちょっとスピードが遅くなります。
 
地球(ちきゅう）にある空気が、光が進むのを、
 
ちょっとじゃましているんですね。
 

空気を分解して、ミクロの目で見てみると、
 
小さい小さい粒の集まりになります。
 
目に見えない小さい粒は、空気分子(ぶんし)と名前がついています。
 

光が空気の中を進むとき、
 
空気の中の小さいミクロの空気分子(ぶんし)が、一旦、光を食べます。
 
そして、すぐに、同じ光を吐き出します。
 
そして、
 
吐き出した光を、次の空気分子(ぶんし)が食べて、また吐き出す・・・
 
こんなバケツリレーみたいなことを繰り返して、
 
光は空気の中を進んでいきます。
 

空気の粒が、光を食べるとは、驚きです！
 

空気分子(ぶんし)が、光を食べて、
 
吐き出すのにちょっと時間がかかってしまいます。
 
それで、
 
宇宙を１秒間に約30万キロメートル進めた光のスピードが、
 
ちょっと遅くなってしまうんですね。
 

さて、地球(ちきゅう)にある空気ですが、
 
空気の粒が混雑（こんざつ）している空気の濃いところと、
 
空気の粒か混雑（こんざつ）していない、空気の薄いところがあります。
 
温度が高いところでは、空気の粒が少なくなって薄い空気になっています。
 
温度が低いところでは、空気の粒が混雑していて濃い空気になっています。
 

これは、
 
空気の粒が熱のエネルギーを食べて、
 
温度が高くなると元気になって、
 
あっちこっちへとビュンビュン飛び回るためなんでんすね。
 
空気の粒は、光も食べるし、熱のエネルギーも食べるんですね。
 

光が温度の高い空気の中を進むときと、
 
温度が低い空気の中を進むときを比べると
 
温度が低い空気の中を進む場合のほうが、光のスピードは遅くなります。
 

温度が低い空気のなかは、空気の粒がたくさんいて、
 
光を食べて、吐き出すの繰り返しがたくさん起きるせいなんですね。
 

温度が高い空気と、温度が低い空気が混ざったところを光が進むと、
 
光の進む道筋（みちすじ）は、
 
温度が低い空気のほうへ曲がってしまいます。
 
温度が低い空気の中を進む空気のスピードが遅くなるので、
 
温度が高い空気のなかを進む光に、”ちょっと待って”
 
と引っ張ってしまうイメージです。
 

こうやって、
 
光が進む道筋（みちすじ）曲がって私たちの目に届いたとき、
 
私たちの頭のなかでは、光はまっすぐに進んできたはずと勘違いします。
 
それで、本当にモノのある場所と違うところに、
 
モノがあるように見えてしまって、
 
モノが空中に浮いているように見えたりしてしまうんですね。
 
これが、蜃気楼(しんきろう)として見えるんですね。
 
蜃気楼(しんきろう)は、目の錯覚だったんですね。
 
光が進む道筋（みちすじ）が空気で曲がるとはおもしろいですね。

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