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工場の煙突から出る煙が、太陽が順光だとバックの青空しか見えず、逆光(逆光から10?20度くらい)だと白い煙が上がるのが見えます。この現象はどういうしくみで起こるのか。煙の粒子径などの条件があれば教えてください。

●質問者: ryo-blackcomb
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:太陽 工場 煙突 青空
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 2/2件

▽最新の回答へ

1 ● kappagold
●35ポイント

いくつかの条件が重なっているものと思います。

大きく2つの原因と考えられます。


理由はURLを見ていただければ詳しく判ると思いますが、粒子が大きいと反射(非特異的散乱)を起こすので多くの光が(光の色と関係なく)進行方向と逆の方向に進むので順光でも白く見えます。

御質問の場合は、順光で色が見えないということですので、散乱現象だと考えられます。小さい粒子に光が当たる散乱の場合、進行方向に多く散乱し、反射で戻る光が少ないという特徴を持つので、順光では見えにくくなります。


また順光の場合、バックの青い色は広い範囲から目に飛び込んでくるので、それに比べて弱い反射はかき消されてしまうということがあります。これは、日中に懐中電灯の光がかき消されてしまうのと同じ原理です。

逆光の場合は、光源が太陽で、その太陽からの光が直接進行方向に多く散乱して目に飛び込んでくるために、白く見えるのだと考えられます。


さらには、散乱の場合、光の波長と粒子の大きさの関係から散乱する色が異なるという特徴もあります。粒子の大きさの条件が揃えば、順光でバックを白にした場合、煙が青く見える場合があります。青い光は他の光(赤など)に比べ散乱しやすくさらに散乱の角度が大きくなります。

小さい量子の場合、青い光は後ろに戻りやすく、他の光は前方に進みやすくなります。

タバコの煙が青く見えることがあると思いますが、煙の小さな粒子によって青い光が多く散乱されるため青く見えます。(目の方向に飛んでこない光は見えないので、散乱した青い光だけが見えることになります。)

御質問の場合も、粒子が小さく青色に近い煙に見える条件がさらに重なっていた可能性もあります。


以上の条件が重なったため、御質問のようなことが起こるのだと思います。

光の散乱と粒子系については、以下のURLを参考にしてみるとこの現象が良く判るのではないかと思います。

レイリー散乱やミー散乱というものがありますが、今回の場合はレイリー散乱に当たると思われます。

http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q25.html

http://sushi.seesaa.net/article/1106035.html

◎質問者からの返答

ありがとうございました。


2 ● curry_rice3
●35ポイント

その煙にふくまれる物質によるのでしょう。

◎質問者からの返答

ありがとうございました。

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