虹はどうして七色なの？

仕組みの科学

虹が色づいて見えるしくみの中心にあるのが、光の『分散』である。ふだん白っぽく見える太陽光は、実はさまざまな波長の光が混じり合ったものだ。この光が空気中の雨つぶに入ると、境界で進む向きが折れ曲がる屈折が起こり、雨つぶの内側で反射して、ふたたび外へ出ていく。このとき重要なのは、屈折で曲がる度合い（屈折率）が光の波長によってわずかに異なる点だ。波長の長い赤い光と、波長の短いむらさきの光とでは、曲がる角度が少しずつちがう。その結果、雨つぶを出た光は波長ごとに分かれ、帯のように広がって見える。無数の雨つぶがそれぞれ特定の色を目に届けることで、空にアーチ状の虹が現れるのだ。同じ雨でも、太陽の高さや見る角度によって、虹の見え方や色のあざやかさは変わってくる。気象庁の解説によれば、よく見える主虹では外側が赤、内側がむらさきの順に並ぶ。プリズムでも同じように光が分かれるが、虹は空いっぱいに広がった巨大な天然のプリズムだといえる。

歴史と発見

虹を何色と見るかは、時代や人によって移り変わってきた。虹ができるしくみを科学的に説き明かした一人が、十七世紀の科学者ニュートンである。彼はガラスのプリズムに光を通し、白い光がさまざまな色に分かれることを示した。この実験から、白色光がすべての色の光を含んでいることが明らかになった。キヤノンの科学解説によれば、ニュートン以前には虹は三色や五色と考えられていたという。ニュートンははじめ五色としていたが、のちに青とむらさきの間に藍、黄と赤の間にだいだいを加えて、虹を七色と考えるようになった。なぜ七色にしたのか。当時のヨーロッパでは、自然の現象を音楽と結びつけて考えることが重んじられており、ニュートンは色の帯の幅を音階の間隔に対応させようとしたといわれる。七という数字が神聖視されていたことも影響したとされる。つまり『七色』は観察だけから導かれた答えではなく、当時の文化や思想が反映された区切りだったのだ。

もう一歩先

虹が七色とはかぎらないという事実は、私たちがものを『見る』とはどういうことかを教えてくれる。虹はもともと色の境目のない連続した帯であり、そこに何本の区切りを入れるかは、言語や文化によって異なる。世界を見わたすと、虹を六色や五色、三色と数える地域もあり、どれかが正しくどれかが間違いというわけではない。同じ光の帯を前にしても、人はそれぞれの文化がもつ『色のものさし』で世界を切り分けているのだ。この視点は、虹だけにとどまらない。空の青も夕焼けの赤も、光と大気と、それを受け取る私たちの目や脳が協力してつくり出す現象である。身近な虹に『なぜ七色なのか』と問うことは、光の物理から、色を表すことばや文化のちがいまでを見通す、幅広い学びの入り口になる。虹を見るたびに『これは何色だろう』と自分で数えてみるだけでも、科学と文化の両方に触れることができる。連続する光の帯にいくつの名前をつけるか。その問いの奥には、人と自然の関わりが広がっている。