2006-07-12

■[小樽市][物理]　光のいたずら・蜃気楼　（その１・光学編）～小樽市朝里～

■石狩湾で蜃気楼が見られます

　JR函館本線の朝里駅で電車を降りて、海岸沿いに札幌方向へ３分ほど歩けば朝里海水浴場に着きます。ここからは、石狩湾を広く見渡すことができます。私はよくこの場所に来ますが、ただ海をぼーっと眺めているだけではありません。ここ小樽市朝里の海岸は蜃気楼の「おすすめ観察スポット」なのです。

小樽市朝里の蜃気楼観察スポット：朝里海水浴場

　ここから対岸を見ると、約17km先の石狩湾新港のタンク群を望むことができます。蜃気楼が発生すると、この景色がいったいどんなふうに変化するのでしょうか？

朝里から見た石狩湾新港のタンク群。

■ 蜃気楼はどのように見えるの？

　蜃気楼とは、遠くから届く光が途中で屈折するために、景色が実際とは異なって見える現象です。どのように見えるかというと、遠くの景色が伸び上がって見えたり、上方に反転して見えます。石狩湾新港が蜃気楼になると、下の写真のように丸いはずのタンクは伸び上がって反転し「ひょうたん」のように見えることもあります*1。ここ石狩湾では毎年４～７月頃、年に１０回程度蜃気楼が発生します。見応えのある蜃気楼は年に１～２回しかないので、そのチャンスにめぐり合うのは大変好運なことです。

石狩湾新港のタンク群（超望遠撮影）。蜃気楼（2001/05/30）と実景（2006/06/30）

　～風車は、あとから2005年に作られました～

　蜃気楼が発生している時は、遠くの景色がかすんでいてはっきりとは見えません。そのような状況でも、良く観察していると、タンクがちぎれたりくっついたり、刻一刻と変化します。その変化する様子は、まるで「おばけ」でも見ているようで、とても面白いです。

■蜃気楼を科学的に考えると

　それでは、蜃気楼が起きる仕組みを説明します。科学的には蜃気楼は光の屈折により起きる光学現象であると言えます。光が通過する物質（空気や水など）が均一ならば、光は通常その中を直進します。水槽の中に水を入れて、レーザー光をあててみましょう。下の写真のように、レーザー光は水の中をまっすぐ進みます。水槽の向こう側に置かれた「蜃気楼」という文字も、ゆがんではいません。

水槽での実験１：均一な水の中でレーザー光は直進する。向こう側の文字がゆがまずに見える。

　ところが、水槽の中の下層に濃い食塩水、上層に普通の水を入れた場合、食塩水と普通の水では光がその中を進む速度が異なるため、その境界で光がわずかに屈折します。したがって下の写真のように、横方向に進む光は上に凸になるように進みます。光がまっすぐに進まないので、水槽の向こう側の文字も本来とは違って見ます。