皆既月食が赤くなる理由

生徒

せんせー、今度月食があるって知ってる？

たぬぬ

はい、知ってますよ。

生徒

なぁんだー、知ってたのか。

たぬぬ

『早朝』ですが、頑張ってみようとは思っています。

生徒

どうせ、徹夜するんだろう…

生徒

赤い月が見られるらしんだけど、なんでですか？

たぬぬ

一つは中学理科でやる『光の屈折』が関係してきます。もう一つはちょっと難しいのですが、『光の性質』が関係しますね。

それでは、皆既月食が赤くなる理由について、『光の性質』と『光の屈折』の２点を抑えていきましょう。

7月27日の月食

7月27日早朝、西日本を中心に皆既月食が観測されます。

月が欠け始める『部分食』の始まりが午前３時２４分１２秒。

月がすべて隠れる『皆既食』の始まりが午前４時３０分００秒。

月が一番隠れる『食の最大』が午前５時２１分４２秒。

月が沈む『月の入り』が４時半～６時（北の方が早い）と、そもそも『皆既食』の観測ができない地域も出てきます。

また、日の出の時間も近いことから、空は次第に明るくなるため、『皆既食』の観測が困難になることが予想されます。

詳しい観測可能な時間や地域は国立天文台のサイトにどうぞ
リンク：国立天文台-皆既月食（2018年7月28日）

光の性質と夕焼けの関係

たぬぬ

まず、皆既月食が赤くなる理由を説明するために『光の性質』を理解しないといけません。

生徒

それと夕焼けと何か関係があるんですか？

たぬぬ

もちろんあります。ところで、虹には何種類の色が含まれますか？

生徒

７色…ですね。

たぬぬ

そう、太陽から目に見える光（可視光線）は大きく分けて７色あるんです。それぞれ、『波長』というものを持っていて、それが赤くなる理由と関係するんです。

生徒

ちなみに７色には何色があるの？

たぬぬ

波長が長い順に言うと『赤、橙、黄、緑、青、藍、紫』となりますね。

この波長の長さは『レイリー散乱』という現象を説明しないといけないのですが、難しいので省略します。

ものすごく簡単に言うと、空気を通過するとき波長が『長ければ遠くまで』届き、『短ければすぐに散乱する』。

例を挙げてみましょう。昼間、空は青いですね。

これは『可視光線』が空気の層に入ってすぐ、『青色の光』を発散させてしまうからなんです。これが昼の空が青い理由です。

対して夕方。光が斜めに入ってきて空気の層を多く通ります。

青い光は早々に発散してしまい、波長の長い『赤い光』が届くようになります。これが、夕焼けの原因です。

地球の空気の層で光の屈折が起こる

光が材質の違う二つの物質間を通るとき、『屈折』という現象が起きます。

中学では、『空気と水』や『空気とガラス』などでテストに出ることが多いですね。

さらに、凸レンズの実験では、直進した光が２回屈折することで、反対側の焦点を通るようになることも勉強しました。

地球規模で考えてみると、太陽光が地球の『空気の層』を通ることで２回屈折をします。

この通り、本来ならば地球の影になってしまい届かない太陽の光も『屈折』することで月に届きます。

さらには、『空気の層』を通過するので、波長の長い『赤い光』が多く届くのです。

まとめ

皆既日食の時に見える赤い月は、光の『性質と屈折』が関係していることがわかりました。

これにより、月で反射される『赤い光』が地球から観測されるので『赤い月』が見られるのですね。

古来ヨーロッパなどで『赤い月は不幸の元凶』などと言われていましたが、こちらは地表付近に見えている月、つまり、夕焼けと同じ原理となります。

なお、次回の皆既月食は2021年5月26日に起こります。日本全国で観察することができますが、地域によっては月が昇ってきたときに、すでに部分食が始まっている『月出帯食』となります。今回を見逃すと３年後となってしまいますので、朝早いですが、ぜひ見たいですね。

かなな先生

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人物イラスト提供：アイキャッチャー様