水に床用ワックスを少し加えてそこにライトの光を当てると，青空や朝焼け・夕焼けの再現実験ができることをお話ししました。今回は青空の方に着目します。
青空が広がる空を見上げると，空の中ではどこでも同じ青空のように見えます。しかし，偏光板というものを通してみると，実は青空の性質が，空の場所によって違うということがわかります。実験をしてそれを確認しましょう。
偏光板って何ですか？
光は波の性質を持つと聞いたことがあると思います。太陽からきている光などは波の揺れる方向がいろいろなものが混ざっているのですが，偏光板ではある向きに揺れる波だけが通ることができます。下の図は偏光板のしくみを説明するイメージ図です。偏光板には向きのそろったたくさんのスリットみたいなものがあり，スリットの向きの方向に揺れる光の波だけを通すことができます。ですから，2枚の偏光板を用意し，そのスリットの向きが90°異なる状態で重ねると光が通り抜けられなくなります。
偏光板は液晶テレビなどに用いられており，実は結構身近なものです。
偏光板を通して青空を見てみよう
それでは，偏光板を2枚用意し，上記のように通り抜けられる光の波の揺れる向きが90°異なるように並べましょう。雲のほとんどない日に偏光板を持って見晴らしの良い屋外に出ます。そして，太陽の近くの青空を偏光板を通して見てください。いかがですか？ 2枚の偏光板で同じように青空が見えると思います。なお，下の写真の偏光板にはどの向きに揺れる光の波が通りやすいかを矢印で示してあります。また，太陽を直接見ると目を傷める可能性があるので，手で太陽を隠すなどして，太陽を見ないようにしてください。
さて，この状態から偏光板を太陽から遠ざけて行ってください。そのとき，青空の見え方がどのように変わるでしょうか？ 特に太陽から90°くらい離れたところの青空に注目するといいです。
その結果を下の写真に示します。偏光板に描いた矢印の向きが縦方向のものを通して見たものは変化がありませんが，矢印が横方向のものは少し暗くなっていることがわかります。このことから，太陽から90°くらい離れたところからくる青空の光は，揺れる方向が縦方向の光が多くなっており，それが偏光板で遮られたということがわかります。
以前のブログで，水に床用ワックスを加え，青空と朝焼け・夕焼けを再現する実験を紹介しました。そのとき，青空は空気の分子などで太陽の光がレイリー散乱されることが原因だと説明しましたが，太陽から90°くらい離れた位置でのレイリー散乱の光は偏光になるという特徴があります。これを，今回の偏光板の実験で確かめることができました。
飛行機から見た空の色
飛行機から見る青空もまた格別です。下の写真はアメリカから日本に帰ってくるときに撮影した空です。地平線付近は空が白っぽくなっていますが，上の方の空は真っ青です。地平線付近の高さだとエアロゾルが多いのでいろいろな色の光が散乱し白っぽくなっています。空の上の方ではエアロゾルが少なくて青がくっきりします。飛行機に乗ったら是非空の色も見てみると楽しいですよ。
今回は青空に関する実験を紹介しました。偏光板はネットで簡単に買うことができます。是非，この実験を自分でやってみてはいかがでしょうか？
