夕焼けはなぜ赤いのか

レイリー散乱。名前は難しいが原理は単純だ。

レイリー散乱

光が自分の波長より小さい粒子（大気の窒素・酸素分子）にぶつかると散乱が起きる。散乱の強さは波長の4乗に反比例する。

青い光（~450nm）は赤い光（~700nm）より波長が短い。計算すると青い光は約5.5倍強く散乱される。

昼間：青い空

太陽が頭上にあると光は大気を短い距離で通過する。青い光が四方八方に散乱され、どの方向を見ても空が青く見える。

夕方：赤い空

太陽が地平線近くにあると光ははるかに長い距離の大気を通過しなければならない。青い光は途中でほぼ全て散乱されて消え、波長の長い赤い光とオレンジの光だけが観察者に届く。

大気中の塵や水蒸気が多いと（都市、火災後）散乱がより強くなり、より赤い夕焼けになる。