空の青は、空気が光を「散らす」から生まれる色。空気の量を変えると、昼の空も、夕焼けも、まるごと塗り替わる。
太陽の光にはすべての色が混ざっています。その光が空気の分子(窒素や酸素)にぶつかると、四方八方にはね散らされます——これが散乱です。ポイントは、色によって散らされやすさが違うこと。波長の短い青い光は、波長の長い赤い光よりずっと強く散乱されます(レイリー散乱)。だから昼間、空のあちこちから散らばった青い光が目に届き、空全体が青く見えるのです。青は「空にもともとある色」ではなく、「空気が散らした光の色」なのです。
夕方、太陽が低くなると、光は大気の中を昼よりずっと長い距離通ってきます。その道中で青い光はすっかり散らされ尽くし、散乱されにくい赤やオレンジだけが目に届く——これが夕焼けです。スライダーで空気を濃くすると、この「散らされ尽くし」が昼間から起こるようになり、太陽は低い位置でなくても赤っぽく、空は白っぽくかすんでいきます。逆に空気を減らすと、散らす相手がいなくなり、空の青はどんどん暗く、深くなっていきます。
スライダーを0にしてみてください。散乱する空気がなければ、太陽のある方向だけがまぶしく、空そのものは昼でも真っ黒です。月面で撮影された写真の空が真っ暗なのは、まさにこれ。しかも星は太陽と同時に見えます。「青い空」は当たり前の風景ではなく、ほどよい厚さの大気を持つ惑星だけの特権なのです。ちなみに高い山や飛行機から空を見ると、通ってくる空気が少ないぶん、空はより濃く、紫がかって見えます。実は太陽光の中で最も散乱されやすいのは紫で、地上に届く前に上空で散らされ尽くしているのです。
おとなりの火星では、この物語がひっくり返ります。火星の大気はとても薄く、かわりに空に細かい砂ぼこり(ダスト)が漂っています。この粒は空気の分子よりずっと大きいため、光の散らし方のルールが変わり(ミー散乱)、赤い光のほうが散らされやすくなるのです。その結果、火星の昼の空は赤っぽく、そして夕方には——散らされにくい青が残って、青い夕焼けが沈みます。探査車が実際に撮影したその写真は、「空の色は惑星の大気が決める」ことの、何よりの証拠です。