ペットボトルの中に夕日を作ろう！牛乳で夕日の謎を解明!?光が作り出す美しい世界
今回は「夕日がなぜオレンジ色や赤色になるのか」という謎に迫る、簡単で楽しい実験を紹介します。夕焼けが美しい理由、それは光の散乱という現象に関係しています。難しそうに聞こえるかもしれませんが、この実験を通じて、きっとその仕組みにワクワクするはずです。さらに、粒子の動きを顕微鏡で覗いてみるというお楽しみも待っていますよ。
科学のレシピ：夕日の不思議を解明しよう！
用意するもの：
•ペットボトル（1.5リットル）２本 •牛乳（石鹸でもOK） •水 •懐中電灯
なお懐中電灯はこちらのようなちょっと大きめのものが良いです。
アマゾン：懐中電灯
方法：
1.まずは準備！
ペットボトル２本に水をいっぱいまで入れましょう。
2.次に魔法の一滴！
１つのペットボトルに牛乳を数滴垂らして、全体がほんのり白くなるまで調整します。入れすぎないように注意！少しずつ加えて、ちょうどいい濁り具合になるように調整しましょう。
3.暗闇で光を照らそう！
懐中電灯を底にくっつけて、何も入れていないペットボトルを暗い場所で照らしてみましょう。光がボトルを通過し、反対側まで届くのがわかりますね。暗いところで行うのがベストですが、明るい場所の場合は、暗幕をダンボールにかけるなどをして暗くなるような工夫をしてから実験をしてみましょう。
4.さて、本番！
次に、牛乳が入ったペットボトルを同じように照らしてみましょう。水だけのボトルとどんな違いがあるか観察してみてください。
結果：
水だけのペットボトルでは、光がそのまま通過し、反対側のキャップの部分まで届きますが、牛乳が少し入ったペットボトルではどうでしょうか？なんと、光が白からオレンジ色、そして赤色へとグラデーションを描いて変化します！キャップ付近では赤色に見えるはずです。まさに夕日と同じ色ですね。
この実験を通じて、太陽が夕方にオレンジや赤に染まる理由が少しわかった気がしませんか？実は、空気中の小さな粒子が、太陽光をこんな風に散乱させているんです。光の不思議、身近なもので体験してみてください！
なぜ太陽は夕方になるとオレンジ色や赤色になるのでしょうか。これには光の「散乱」という現象が深く関わっています。今回はこの夕日の仕組みがよくわかる実験の紹介です。また粒子の運動を顕微鏡でのぞいてみましょう。https://youtu.be/gDHpJyhdH2k
夕日がなぜ見えるのか？
牛乳をじっと見ていると、ただの白い液体に見えますが、実はその中には目には見えない小さな粒子がいっぱい！牛乳の中には脂肪やタンパク質などの粒がたくさん含まれていて、それらが水の中をふわふわと漂っています。このような状態を「コロイド溶液」といいます。さて、このコロイド溶液の中を光が通過するとどうなるのでしょう？
実は、光はさまざまな色の波でできていて、波長の違いによって屈折の仕方が変わります。波長が短い青や緑の光は、このコロイド溶液の中で散乱され、四方八方に逃げてしまいます。その結果、波長が長いオレンジや赤だけが残り、私たちの目に届くのです。
夕日の不思議と牛乳の実験：
この現象は、夕日がオレンジや赤に見える仕組みと同じです。空気中にも小さな微粒子がたくさん漂っていて、太陽の光がその中を通って私たちの元に届きます。昼間は太陽が真上にあり、光が空気を短い距離で通過するため、青い光が散乱して青空が見えます。こちらのモデル実験もご覧ください。
でも、夕方になると太陽は斜め方向から光を送り込んできます。これによって光が空気の中を長い距離進むため、青や緑の光は散乱して逃げてしまい、結果として赤やオレンジ色が届くようになるんです。だから夕日は赤っぽく見えるんですね。
顕微鏡で見える新たな世界：
さらに、牛乳の溶液を顕微鏡で覗いてみると、もっと面白いことが見られます。150倍くらいの顕微鏡で見ると、牛乳の中のタンパク質の粒子が見えます。そして、その粒子がまるで生きているかのように、あっちにふらふら、こっちにふらふらと動いているんです。この現象を「ブラウン運動」と呼びます。
この現象や散乱については、理科の授業でも登場する内容です。散乱は波動で、ブラウン運動は熱力学の分野で取り上げられます。もしもっと詳しく知りたくなったら、ぜひ調べてみてください！
科学の世界は身近なところにたくさん隠れています。次回もまた、日常に潜む不思議な現象を一緒に探ってみましょう！
なおよく見えるためのポイントは懐中電灯なので、LEDの光量の多い懐中電灯を用意して行ってみてください。
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グスコーブドリの伝記と空の色
宮沢賢治の時代、今からおよそ１００年前は冷夏の年が多く地球は寒冷化に向かっているということが言われていました。これは大きな火山の噴火により、その火山灰が偏西風にのって地球全体を覆っていたことにより日射が届きにくくなったためという説があります。（加えて東北地方では「やませ」の影響も大きかったそうです。）そんな苦難の時代を生きた賢治は「グスコーブドリの伝記」という作品の中で、寒冷化の様子や、また日の光が銅色（茶色）になったということが書かれてします。
グスコーブドリの伝記より
グスコーブドリの伝記より
これは先ほどみた夕日の実験と同じことが起こっているためです。次はペットボトルを使って、虹作りに次は挑戦してみてはいかがでしょうか。次はこんな実験はいかがですか？
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