vs! 好き嫌い空

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空

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嫌
い
50%

空（そら、霄）とは、地上から見上げたときに頭上に広がる空間のこと。天空（てんくう）とも。

● 概説
地球において、空の色や空に広がる景色は、時間帯、天候などによって変化する。日の出や日没の頃、太陽が低い時間には、東や西の低い空には朝焼けや夕焼けが起こりオレンジ色である。その後、太陽が昇り充分な高さになった昼間は、空は青色になる。低い雲に覆われると灰色の曇り空になる。雨雲が低く垂れこめれたり嵐が近づくと空は暗く黒っぽくなる。太陽が沈み切った夜間は暗くなり、夜空には月や星が見える。空気が澄んだ場所では白く輝く天の川が鮮明に見え、極地周辺では季節により太陽が沈まない白夜、昇らない極夜がある。普段は北極圏や南極圏のみでオーロラが見えるが、オーロラの原因となる太陽風は11年周期で増減しており、太陽風が強い年は低緯度地域でもオーロラが見え、東北や東京などでも見られることがある。空は生物の活動の場になっており、飛翔・飛行によって空中を移動する（後述）。人間も航空機などを使って空を移動するようになった。安全性確保や政治的理由で上空には空域や航空路が設定されている（後述）。また、国家は領域の要素として領空をもつ（後述）。上空の大気の圧力（気圧）、温度（気温）は高度によって変化する。（後述）。なお、月の空は昼間でも暗く、黒い。（後述）

● 形
空の形を「地平面で区切られた半球」とみなすことも多いが、人々の実際の認識はより扁平な形であると考えられている。例えば、押しつぶした丸天井、鏡餅、あるいは市女笠（いちめがさ）のような形である。
・水平方向の距離が増すにつれて空の高さも増す形状。児童の54 %がこのような形状だと感じていた。空の色について、日の出前後、昼（晴天、曇天）、夜と1日の時間帯の順に説明する。

◎ 朝や夕方
日の出前や日没後や、太陽が地平線下18°位までの薄明かりの状態を薄明と呼ぶ。太陽光の散乱がわずかに残るために生じる。ただし、都市周辺では街の明かりにより薄明を識別することが難しい。朝や夕方の太陽が低い時間帯は、光が地上に届くまでに大気中を通る距離が長く、青や緑などの光は強く散乱され減衰する一方、赤の光が最も地上まで届きやすく、朝や夕方の太陽やその周りの空は赤色や橙色（オレンジ色）に見える。また皆既日食のときには、地平線付近の低空の全方向に夕焼けのようなオレンジ色が見られる。これは太陽光が当たっている遠くからの散乱光で、普段も存在するが青い光が強いため見えない。

◎ 昼の晴天
昼間の晴天の空の色は、一般的に青色である。
◇青色の理由青色の理由は、太陽の光は様々な波長の光の混合であり白色だが、地上に届くまでに大気中の微粒子にぶつかり、波長の短い青色の光が散乱し、地上の人間の眼に届くからである。太陽の可視光線の波長よりも半径が数桁小さい大気中の酸素や窒素などの分子は、可視光線のレイリー散乱を起こすからである。散乱光の強度は、電磁波の波長の4乗に反比例する。青い光は約450ナノメートル (nm)、赤い光は約700nmだが、同じ強さならば波長が短い青い光のほうが6倍ほど強く散乱される。太陽光には青よりも波長が短い紫の光も含まれているが、その量はやや少なく、青よりも強く散乱されるため地上に届くまでの減衰が大きい。また、紫の光は人間の目（錐体細胞）における感度があまり強くない。太陽が高い日中はこのような原理により、地上には主に青い光が届き、空は青色に見える。青色光は、空気分子の密度が低い、高度数十キロメートル (km)以上の上層の大気のレイリー散乱に由来すると考えられる。これは、空気分子の密度が高い（分子同士の距離が近い）下層の大気では、散乱光どうしが干渉し打ち消しあって前方散乱成分のみが伝わり、結果として直進するためで、それがない上層の低密度の大気で散乱が現れる。厳密には、空気分子の熱運動が影響する微視的な密度ゆらぎが散乱を起こすと説明される。この密度ゆらぎの理論はスモルコフスキーが1908年に、アインシュタインが1910年にそれぞれ提唱した。この性質は、下層でもレイリー散乱が起こるとすれば、青色光の散乱減衰によって遠くの山などの景色が赤みを帯びて見えるはずだが、そうはならないという事実に合致する。
◇太陽の方向以外の空も明るい理由なお、可視光線のどの波長でも多かれ少なかれ散乱（散乱日射）があるため、太陽の方向以外の空も明るく見える。実際、空からの可視光のうち人間の目が知覚する成分は、白色光に青の単色光を混ぜた構成となっている。また、上層のレイリー散乱は角度別では、進行方向とその正反対にあたる前方散乱と後方散乱が最も強く、直角方向が最も弱い。そのため、太陽の方向とその反対方向は比較的明るく、太陽から90°の方向や天頂部は比較的青色が濃くなる。ただし差は小さく、大気が清浄な地域でなければこれを視認することは難しい。なお、進行方向に直角な散乱光は振動の方向が規則性を示す偏光の性質をもつ。カメラに偏光フィルターを付け向きを調整すると、空の青みが増したものが撮影できる。
◇空の色の理論の歴史空の色を説明する理論は、1859年ジョン・ティンダルが微粒子や水蒸気による散乱とする説を提唱、レイリー卿によって理論づけられた。ただし、これは後年チンダル現象と呼ばれるもので、これにより空が色づいて見えるとすれば、微粒子の濃度や湿度によって空の色は著しく変化することになってしまう。理論の修正を行ったのがアルベルト・アインシュタインで、酸素と窒素の分子による散乱だけで説明できることを1911年に計算で確かめた。

◎ 曇天
昼間でも低い雲に覆われると灰色の曇り空になる。これは、特に雨雲は水滴が多く、多くの粒子によって太陽光が吸収されるからである。なお、同様に大気にちりや煙霧などの微粒子が多いときも、ミー散乱により、昼間は大気が白色や灰色を呈する。同様に、粒径が均一の比較的小さな微粒子が漂うときには散乱により特定の色が強く見えることがある。山火事や火山噴火の後に500-800nm程度の微粒子が生じることがあり、空が赤みを帯びる。ただし、このとき太陽そのものを見るときは直逹光の赤みが減じて青白い太陽 (blue sun)に見える。また、朝焼け・夕焼けは直逹光ではなく散乱光が赤みを帯びる効果のため、通常よりも赤みを増し赤みを帯びる時間が長くなる。植物に由来する有機エアロゾルテルペンは200nm程度の微粒子で、盆地で生じることがある青みを帯びた煙霧の原因と考えられる。

◎ 夜
夜の空は暗く、一般には「黒い」ものと認識されている。夜に暗く黒く見えるのは、人間の眼の錐体細胞を十分に刺激する光量がないためである。ただし、夜でも満月のように強い月光があるときは、暗いながらも空が青みがかって見える。オーロラの緑や赤に見えるところは酸素が光っており、同じ酸素でも、高さによって赤く光ったり緑に光ったりしている。一方、オーロラのうちピンクや青に見える部分は窒素が光っている。では、なぜ酸素や窒素が光るかというと、宇宙からやってきたプラズマと呼ばれる電子や陽子（おもに電子）が空気に衝突するからである。空気を構成している窒素分子や酸素分子に衝突するわけだが、酸素原子は原子核とその周りをまわる電子から構成されており。5000 mでは0 mのおよそ半分の気圧になる。大気の温度である気温は、対流圏では上空に行き高度（標高）が上がると低下する。環境の気温の変化率を示す気温低減率（気温減率）は、高度0 - 1,000 mでは100 mあたり約0.65℃である。国際線旅客機の航行高度である約1万 mの上空は、–50℃にもなる低温である。旅客機内は取り込んだ外気を加圧して環境を保っているが、そのままでは約28℃とやや暑いため少し冷却し約24℃程度にして客室に取り込んでいる。高度約80kmまでは大気の組成は地表付近とほぼ同じで、窒素と酸素が主要成分だが、80km以上になると組成も変化する。 :気圧、地球の大気、空気も参照。

● 空を飛ぶ生物
翅を持つ有翅昆虫の古い化石は石炭紀中期（ミシシッピ紀後期、3億2千8百万年前から3億2千4百万年前ころ）のものではあるが、化石で補正した分子系統学的研究は有翅昆虫の起源が4億4千万年前から3億7千万年前、シルル紀やデボン紀にあるとしている。メガネウラは翼開長が約70センチメートルにもなる巨大なトンボであり、約3億年前に飛んでいた。脊椎動物で翼をはばたかせて飛ぶ形態が出現したのは3回で、それを年代順に挙げると、翼竜、鳥類、コウモリである。ケツァルコアトルスは地球史上最大、あるいは地球史上最大級の飛行生物と言われる。現生の種では有翅昆虫のうち現在まで翅を保った種、鳥類、哺乳類のコウモリが飛翔（飛行）によって空を移動する。渡り鳥には数千 kmを移動するものもおり、キョクアジサシは毎年グリーンランドからウェッデル海まで、つまり北極圏から南極圏まで90,000㎞の旅をする。マダラハゲワシの飛翔は海抜約1万1300メートルに達することがあり、これはジェット旅客機が飛ぶ高度とほぼ同じである。

● 航空路と空域
空には航空路というものがある。航空路とは航空機が計器飛行方式により繰り返し飛行するために定められた経路である。地理的、地形的、気象的条件や、航空保安施設の状況、各国の事情や国際事情などに配慮して、繰り返し飛行するのに適した経路が航空路に定められる。1919年のパリ国際航空条約や1944年の国際民間航空条約でも、各国がその領域上の空間において完全かつ排他的な主権を有することが承認されている。これには、「宇宙空間」の定義が関係している
・空中（くうちゅう） : 大空の中
・低空（ていくう） : 空中の低い所。地面や水面に近い空間
・高空（こうくう） : 高い空。上空
・夜空（よぞら）：夜の空
・曇（り）空（くもりぞら） : 雲におおわれていて、日のささない空
・雨空（あまぞら） : 今にも雨が降りそうな空、またすでに雨が降っている空
・雪空（ゆきぞら） : 雪が降ってきそうなようすの空
・晴空（せいくう） : 晴れた空、晴天