Blue Sky

The high dark blue sky above clouds seen from airplane.	The sky and Clouds around the zenith.	The sky above Osaka Kyoiku Univ.
	The sky above the SUBARU Telescope.	The sky above Okayama Astrophysical Obs.
The sky above a town.	The sky above Mt.Fuji.	A haze of Osaka plain and the blue sky above it.
「空はなぜ青い？」 太陽の光はプリズムによって，虹色に分解できます． この虹色の光は，色によってそれぞれ波長が異なっています． 青い光ほど波長が短く，赤くなるほど波長は長くなります． このように，太陽の光にはさまざまな色(波長)の光が含まれていますが， この色(波長)の違いが空の青色にも関係しています． 大気中に入射してきた太陽光は， 大気中の空気分子や水蒸気や小さなチリなどに当たって散乱します． 空気分子など非常に微小な粒子による散乱では， 散乱される度合いは波長によって異なることがわかっています． これは｢レイリー散乱｣と呼ばれます． レイリー散乱の理論によれば， 散乱量は光の波長の4乗に反比例するため， 青い光の方が赤い光よりも， 約16倍もたくさん散乱されるのです (青い光の波長は赤い光の波長の半分ぐらいです)． このレイリー散乱の結果， 散乱の度合いが大きくたくさん散乱された青い光が， (太陽の方向とは異なる) あちこちの方向から私たちの目に飛び込んできます． このため空は青く見えるのです．
「Why is the sky blue？」 The sunlight is separated into seven rainbow colors by a prism. Each color has a different wavelength of light, nearer to blue light has a shorter wavelength and nearer to red light has a longer wavelength. The blue color of the sky is related to the differences of the color, that is the wavelength, including the white sunlight. The sunlight coming into the air is scattered by molecules of air, drops of water and dust. When minute particles, like molecules, scatter the light, the scattering rate depends on the wavelength of the light. This is called Rayleigh scattering. According to Rayleigh's law, the scattering rate is inversely proportional to the fourth power of the light wavelength. Therefore blue light is scattered 16 times as much as red light is (because the wavelength of blue light is about a half of red's one). Due to Rayleigh scattering, blue light is scattered much more than other light coming into our vision from not only the direction of sun but also every direction. This is the reason why the sky is blue.
By courtesy of S.Honda (NAOJ) （Photograph by Y.Awano, J.Fukue and Y.Tajima）

Red Skies Around Sunset

The sky in the west on the Gulf Osaka.	A sunset at Tsukuba.	A sunset seen from top of Mt. Mauna Kea.
The red sky in the west on the Sea of Japan.	The red sky in Okayama.	The sky after sunset at Osaka Kyoiku Univ..
｢夕焼けはなぜ赤い？｣ 明け方や夕方には， 太陽の高度が低く地平線付近なので， 昼間に比べて，太陽の光が大気を通過する距離が長くなります． 太陽の光が長い距離を通過してくる間に， 青い光は散乱されてあちこちに飛び散ってしまい， 私たちの目に届く前にほとんど失われてしまいます (散乱された青い光は，よその地方で青空を作っているのです)． しかし，青い光に比べてあまり散乱されずに残っている赤い光は， 私たちの目に届きます． このため明け方や夕方の空は赤く見えるのです． なお，朝焼けより夕焼けの方が赤く見えるのは， 車や工場など，昼間の人間のさまざまな活動によって， 空気中に多くのチリやゴミが出て，より多くの散乱が起こるからです．
｢Why is the sky red around sunset？｣ Around sunrise and sunset, the height of the sun is low and the sunlight passes through a longer distance in the air than in the daytime. Since most of blue light is scattered on the long way through the air at that time, it almost not included in the sunlight we see. The lost blue light makes the sky blue. On the other hand, the red light passes easily through the air without much scattering. Thus the sun around sunrise and sunset looks red. Human activities causes dust to go up into the air during the daytime. Because the scattering occurs at sunset much more than at sunrise, the color of sky at daybreak becomes deeper than at sunset.
By courtesy of S.Honda (NAOJ) （Photograph by Y.Awano, J.Fukue and Y.Tajima）

Night Skies

Big Dipper	Orion and Canis Major	The north night sky
Cygnus	Aquila	Lyra
Camelopardalis	Taurus and Pleiades	Scorpius
「夜空はなぜ暗い？」 e西の地平線に太陽が沈むと，空は暗くなります． 夜空が暗いのは太陽（おひさま）が見えないからでしょうか？　 いえいえ，宇宙空間に出ても，太陽の方向以外は真っ暗です． 夜空の暗さは宇宙の暗さなのです． ところで，宇宙には太陽以外にも無数の星々が存在しています． 明るい星だけでなく，光り輝くガス雲や高エネルギーの天体もあります． なのに何故夜空は暗いのでしょうか？　 もし宇宙が無限に広がっていて無限の過去から存在しているなら， 宇宙のどの方向を見ても必ず星が見えるので， 太陽光と同じくらい明るい光で宇宙は満ちているはずですが， 実際には宇宙は漆黒の闇に満ちています． この問題は｢オルバースのパラドックス｣として知られているものです． たくさんの星が存在している宇宙が暗い理由， すなわちオルバースのパラドックスの解決方法としては， まず一つには，宇宙の星々は均一に分布しているわけではありません． 星は銀河を作り，銀河は銀河団を作り，銀河団は超銀河団を作るというように， 宇宙が階層構造をなしているため， スケールが大きくなるほど星の相対的な密度は減ってしまいます． さらに宇宙は全体として膨張しているので， 遠方の星からの光は赤方偏移を受けて弱まり， その結果，遠方の宇宙ほど相対的に暗くなってしまいます． 最後に，宇宙は無限の過去から存在しているわけではなく， 宇宙が生まれてから有限の年齢しか経っていません． そのため，遠方の宇宙からの光は， まだ地球まで届いていないのです． これらの理由が重なった結果として， 宇宙空間は，いまの時代は，暗くなってしまったというわけです．
「Why is the night sky dark？」 After sunset, the sky changes dark gradually. Why is the night sky dark? The darkness is came from the universe. But there are thousands of stars in the universe, not only bright stars but also emitting gas clouds and high energy objects. However the night sky does not bright. Why? After sunset, the sky becomes dark gradually. Why is the night sky dark? The darkness comes from the universe. But there are thousands of stars in the universe, not only bright stars but also emitting gas clouds and high energy objects. However, the night sky is not bright. Why? If the universe spreads out to infinity and it has been from the limitless past, you would see stars in every direction. The universe should be filled with star light. But in reality, it is not. This is known as "Olbers paradox". Olbers' theory includes some wrong assumptions. At first, stars are not distributed equally in the universe. Stars form the galaxies, galaxies form clusters of galaxies, and clusters of galaxies form super clusters of galaxies. Since the universe has a hierarchical structure like this, the relative density of stars decreases as you see a larger scale universe. Furthermore, the lights from far stars are weaken by readshift, because the universe is expanding. Thus, the far places in the universe look dark relatively. Finally, the universe is old. But the time the universe spent is not limitless. In other words, the light from the far universe has not yet arrived here. These are the reasons why the universe is dark, now.
By courtesy of A.Fujii