虹が見える時間と方角は？
虹は、いつも太陽と反対側の空に出ます。朝は西の空、夕方は東の空です。そして、太陽の高さが約42°より低いときにしか、空に虹は見えません。太陽が高いお昼ごろは、虹が地面の下にかくれてしまうからです。夏の昼間に虹を見ないのは、このためです。
このシミュレーターで計算した、空の虹が見える時間の目安です（太陽の高さが約42°より低い時間。日の出から日の入りまでのあいだ）。
| 東京 | 朝（西の空） | 夕方（東の空） |
|---|---|---|
| 春分（3/20） | 9:38ごろまで | 14:01ごろから |
| 夏至（6/21） | 8:08ごろまで | 15:16ごろから |
| 夏休み（8/1） | 8:26ごろまで | 15:09ごろから |
| 秋分（9/23） | 9:16ごろまで | 13:50ごろから |
| 冬至（12/22） | 一日中（太陽がいちばん高くても約31°） | |
虹が出るには、太陽が出ていることと、反対側の空に雨つぶがあること（雨上がりや、夕立のふり始め・終わり）の両方が必要です。夏の夕方、東の空が暗く、西から日がさしているときがねらい目です。
どうして虹ができるの？
太陽の光は、白く見えても、いろいろな色の光がまざっています。空にうかぶ雨つぶに光が入ると、雨つぶの中で曲がって（屈折）、おくの面ではね返り（反射）、また曲がって出てきます。このとき、色によって曲がり方が少しちがうので、光が色ごとに分かれて見えるのです。
雨つぶから出てくる光は、入ってきた太陽の光と約42°の角度で強く集まります。そのため、自分の頭のかげの方向（太陽の正反対）を中心にして、半径約42°の円の上にある雨つぶだけが光って見えます。これが虹の丸い形の正体です。地面より上の部分しか見えないので、ふつうは半円より小さいアーチになります。
おうちの方向けに言うと、水の屈折率（20℃で赤656nm 1.331、むらさき405nm 1.343）から、雨つぶの中で1回反射する光の「最小偏角」を計算すると、赤は約42.3°、むらさきは約40.7°になります。外側が赤、内側がむらさきの主虹です。2回反射した光は約50〜53°に、色の順番が逆の副虹（ふくにじ）を作ります。太陽高度が42°をこえると、虹の円のてっぺんが地平線の下に入るので、地上からは見えなくなります。
おうちでの実験のやり方（ホースで虹を作る）
- よく晴れた日に、太陽を背にして立ちます。地面にうつった自分の頭のかげの方向が、虹の中心です。
- ホースの先を指でつぶすか、シャワーや霧の出るノズルにして、細かい水しぶきを前の方にまきます。
- 頭のかげから約42°はなれたところ（手を前にのばして、にぎりこぶし約4こ分）を見ると、虹が見えます。
- 時刻を変えて、虹が見える高さが変わるかくらべ、このシミュレーターの予想とくらべてみましょう。
太陽を直接見ないでください。暑い日は帽子をかぶり、水分をとって熱中症に気をつけましょう。人や車、電気製品に水をかけないようにし、使ったあとは水を止めます。霧吹き（スプレーボトル）でも、小さな虹を作れます。
自由研究のまとめ方のヒント
「時刻」「太陽の高さ」「虹のてっぺんの高さ」を表にすると、2つをたすといつも約42°になることがわかります。分度器とストローで作った簡単な道具で、虹の高さをはかってみるのもおすすめです。空の虹の写真を見つけたら、とった時刻と方角を記録し、このシミュレーターの予想と合っているか調べると、よい研究になります。
よくある質問
夏のお昼に虹を見ないのはなぜ？
夏の昼間は太陽の高さが60〜80°にもなり、42°より高いので、虹は地面の下にかくれてしまいます。ただし、ホースの水しぶきなら、下に向けてまけば、足もとの近くに虹が見えます。高い山の上や飛行機からは、まるい虹が見えることもあります。
虹の色は本当に7色？
虹の色は、赤からむらさきまでなめらかにつながっていて、さかい目はありません。日本では7色と数えることが多いですが、国によって6色や5色と数えることもあります。
虹が2本見えたのはなぜ？
外側のうすい虹は、雨つぶの中で2回反射した光でできた「副虹（ふくにじ）」です。主虹とは色の順番が逆で、外側がむらさき、内側が赤になります。副虹は太陽の高さが約50°より低いときに見えます。
朝や夕方の虹が赤っぽいのはなぜ？
太陽が地平線に近いと、太陽の光が空気の中を長く通るあいだに青い光が散らばり、赤っぽい光が多く届きます。そのため虹も赤っぽくなります。このシミュレーターでは、色の変化までは計算していません。太陽の高さと影の関係は、影の長さと太陽の動きシミュレーターでも調べられます。
この実験に使えるもの
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