雨上がりに虹が見えるのはなぜ？虹を見るための条件とは

みなさんこんにちは。102号室のもかです。
東海光学のある愛知県岡崎市では先週雨が降りました。しかも結構ザーザー振りの。
しかし、午後にはカラッと晴れむしろ暑い！と感じるほどの天気に回復したまさにその時！虹が見えたんです。

虹が出たぞ―！盛り上がっているところにひょこっとお邪魔して一緒に盛り上がってきました。笑
（声をかけてくれた某課長！ありがとうございます！）
その時の虹がコチラ。
なんと水平の虹です！わあ～きれいだぁ～と癒されたところで、午後の仕事に向かいました。笑

虹ってどうして見えるの？

そういえばそもそも虹ってなんで見えるんですかね？
って人生で一度は気になったことありませんか？
そんな疑問をお持ちの方に今日は私が解説します。
もう知ってるよって方も復習もかねて覗いていってください。

まず虹が見える条件として必要なものが3つあります。
それは太陽の光と水と私たちの眼です。
この3つがなければそもそも虹を見ることができないのです。

太陽の光は人間の眼が感じることのできる可視光線と可視光線よりも長い波長の電磁波の領域（例えば赤外線）と短い波長の紫外線やX線やガンマ線で構成されています。

虹で見えている色は人間の眼で感じることのできる可視光線の色です。
この可視光線は色によって波長の長さが異なります。
通常はこの様々な波長の可視光線が混ざった状態であり、この状態だと光は白に近い色（ほぼ無色）に見えます。
しかし、波長によって分解してみると、それぞれの波長の可視光線が人間の眼には異なった色の光として認識されることが分かります。
可視光線の色は赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の順に並んでいます。赤が最も長い波長、紫が最も短い波長です。

この可視光線（太陽の光）は、何かの物質を通るときに屈折する性質があります。
屈折する力は波長によって異なるため、空気中でほぼ無色だった光は様々な色に分散されます。
よって虹が見えるワケは、太陽の光が水滴を通りそれぞれの波長に分散されるから！ということが分かります。

虹を見るための細かな条件としては以下が挙げられます。
①空気中に水蒸気（水滴）があること
　水滴がなければ光の屈折が起きません。
②晴れていること
　太陽の光が差し込まなければ屈折することすらできません。
③太陽の高さが低いこと
　太陽の高さが高いと小さな虹しか見えません。
　太陽の光が水平に近い角度で水滴に差し込むと大きな虹が見えます。
④太陽に背を向ける
　虹は太陽とは正反対の位置に現れます。

また、虹は人の眼に対して太陽から42度の角度にある水滴を通り屈折した時に私たちに虹を見せてくれます。

虹はどうしてアーチ型なの？

虹と言えばアーチ型を思い描きませんか？
「虹を書いてください」と言われたら大半の人がアーチ型の虹を書くのではないでしょうか。
実際に見える虹もアーチ型なのでこれは間違いではありません。
先ほど「人の眼に対して太陽から42度の角度にある水滴を通り屈折した時に」というお話をしましたが、人の目に対して太陽から42度の角度にある水滴はアーチ型に位置している為、虹もアーチ型に見えるんだとか！

虹が2本も見えた！これはなんで？

時々ありませんか？虹が2本見えること。
これは空中にある水滴を通るときに発生する光の屈折や反射には二通りのパターンがあるからなんです。

＜主虹（しゅこう・しゅにじ）の屈折・反射パターン＞
水滴に入る時に屈折→反射→水滴から出るときに屈折
という順で起こります。
＜副虹（ふくこう・ふくにじ）の屈折・反射パターン＞
水滴に入る時に屈折→反射→反射→水滴から出るときに屈折
と、主虹より反射が1回多いのです。
水滴によってそれぞれの波長に分かれ、私たちの眼に見える虹は副虹のように2回の反射の結果色が反転してしまうのです。また、人の眼に対して太陽から51度の角度にある水滴に対して起こる現象なので、主虹の42度より角度が大きいため、主虹よりも外側に見えるんだとか。

虹とは違う？環水平アークとは？

私が先日会社で見た虹、調べてみたところ普通の虹ではなく「環水平アーク」っていうものらしい。

アーチ状に見える虹と違い太陽と同じ方向に現れるため、虹が発生する条件を知っている人は違和感を感じるのではないでしょうか。
また、形もアーチ型ではなくほぼ水平なのも特徴です。

今回は書ききれませんでしたが、虹って実はまだまだ他にも種類があります。
わあ～虹だ！キレイ！と思ったものも実は環水平アークかもしれないし、他の物かもしれません。
光や反射の原理は知れば知るだけ面白いです。
これからも皆様にメガネの話だけではなく、光の話なども発信できるよう努めてまいります。