雲の切れ間から広がるように見える光
雲の切れ間から何本もの光の筋が伸び、太陽の方から扇のように広がって見えることがあります。薄明光線などと呼ばれる現象です。地球へ届く太陽光の向きは、身近な範囲ではほぼ平行として考えられます。それなのに放射状に見えるのは、遠近による見え方が関わるためです。中学入試では、写真に写った形と、空間の中での実際の光路を分けて読む題材になります。
長いまっすぐな道路や線路を眺めると、遠くほど幅が狭く見えます。道幅が本当にゼロになっているわけではありません。光の筋も、見る方向と奥行きの関係によって集まったり広がったりするように見えます。写真の線を紙の上で延長して交わることだけから、その位置が本当の光源の距離だと判断しないようにします。
光が横から見えるための条件
光が通っている場所を横から見るには、その光の一部が観察者の目へ届く必要があります。空気中の小さな粒子や水滴などによる散乱が、光の道筋を見せることに関わります。何もない空間を通る光線を、横から必ず一本の明るい線として見られるわけではありません。光の進む主な向きと、散乱して目へ入る向きを分けて考えます。
雲の陰になった部分と、雲のすき間を通った明るい部分が並ぶことで、筋が際立ちます。暗い筋は黒い光が飛んでくるのではなく、光が届きにくい領域です。明暗の帯の原因と、放射状に見える理由は別の説明です。雲が光を遮ること、粒子が光を散らすこと、遠近が見かけの方向を変えることを、一つの原因にまとめないようにしましょう。
平面図と写真を使い分ける
上から見た模式図では、太陽光を平行な矢印で描きます。一方、観察者の視点から見た図では、遠くへ伸びる筋が一点に集まるように描けます。二つの図は矛盾ではなく、視点が違います。「平行」と書いてあるのに写真では交わって見える、というときには、まず何をどこから見ている図かを確認します。
近くの懐中電灯から広がる光と、遠い太陽から来る光を同じ形で扱わないことも重要です。近い光源では実際に広がる光路を考える場面があります。題材の写真だけを見て光源の遠近を無視すると、針穴写真や影の相似の問題で誤った図を描いてしまいます。本稿では太陽光を身近な範囲で平行とみなす条件を使います。
例題1｜二つの説明を選ぶ
雲の切れ間から出た太陽光の筋が扇状に見えます。ア「太陽が雲のすぐ後ろにあり、光がそこから大きく広がる」、イ「ほぼ平行な光の筋が遠近によって広がって見える」、のどちらが本稿の説明に合いますか。
答え・解説：イです。雲のすぐ後ろに太陽があると判断する根拠はありません。太陽光は身近な範囲ではほぼ平行で、写真上の交点と実際の光源の位置を同一にできません。道路の両端が遠くで交わるように見えても、実際の道路がそこで細く閉じるわけではないことと対応させると、見かけの形を説明できます。
例題2｜見かけの幅と実際の幅
透視図の模型では、同じ幅の帯は、観察者からの距離が二倍になると図上の幅が半分になるとします。距離100mにある同じ幅の帯が図上で12mmに見えました。距離300mでは何mmですか。また実際の帯の幅も3分の1になったのですか。
答え・解説：図上では4mmですが、実際の幅は変わりません。距離が三倍なので12÷3＝4です。ここで変わったのは図上の見かけの幅です。12mmや4mmは空中の帯そのものの幅ではありません。これは遠近を考えるための模型の規則であり、観察した光芒の距離を写真一枚から正確に求められるという意味ではありません。
何の図を描いているかを先に書く
光の問題で線を引くときは、実際の光路の模式図なのか、目に見える像の図なのかを明記します。前者なら位置と進む向き、後者なら視点と奥行きが大切です。薄明光線は、光の直進、散乱、影、遠近という複数の見方を一つの風景で練習できます。美しい写真を見て名称を覚えるだけでなく、光を遮る場所と目へ届く光を分けると、理由を言葉で説明する力につながります。
暗い帯にも光の情報がある
明るい筋の間の暗い部分は、雲などがつくる影として考えられます。影の向きを読むときは、光の進む向きに沿って雲の向こう側へ続く領域を描きます。暗い帯が太陽へ向かって伸びるように見える写真でも、物体が黒い線を太陽へ送り出しているわけではありません。空間にある明暗の領域を、観察者が一つの視点から見ているという整理が必要です。
空が澄みすぎて散乱する粒子が少なければ、光が通っていても筋が目立ちにくい場合があります。一方、粒子が多すぎて光が通りにくくなっても、遠くの筋をはっきり見られるとは限りません。粒子が多いほど必ず鮮明という単純な比例にはしません。筋が見えないことを、太陽光がその場所を全く通っていない証拠とするのも避けます。
観察の写真を比較するなら、撮影方向と画角がそろっているかを見ます。広い範囲を写した写真と一部を拡大した写真では、筋の見かけの角度や間隔が違って見えます。光路の変化を論じる前に、記録方法による違いを除きます。光の直進を学んだ知識は、写真の上で全ての線が平行に写るという意味ではないことを、この風景から確かめましょう。
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