紅葉を見に行こう！秋になると必ずそう思います。

紅葉スポットの多い京都や奈良に住んでいるせいかもしれませんね。春のお花見と秋の紅葉狩り。どちらも、自然界の壮大な色合いの変化に目をうばわれます。

今回は、緑の山を真っ赤に染める「紅葉」のメカニズムにせまっていきます。

また…
なぜ京都に紅葉スポットが多いのか？
なぜ紅葉狩りに行くと気持ちがいいのか？
これらの理由も色彩の科学で解明していきます。

紅葉　－葉の色が変わるまで－

紅葉は葉の色が変わることですね。木にとって「葉」はどんな役割をしているのでしょうか。

日が長く暖かいとき、「葉」は光合成によって栄養をつくります。また葉の表面から水分を蒸発させることで根からの水分の吸収を促し、体内の水分を循環させています。どちらも植物が生きるために大切な役割です。

しかし、夏から秋にかけて日が短くなり気温も下がってくると、木は周りから十分なエネルギーを得ることができなくなります。そこで木は、活動を抑え休眠状態にはいります。冬越しの準備ですね。

そうなると葉はいりません。木は「もう葉は必要ない」と判断すると、葉と枝のあいだに「離層（りそう）」という仕切りをつくります。その仕切りによって木と葉の間で養分が循環しなくなります。そして葉が枯れ落ちていくのです。

紅葉はこの時に起こります。仕切りがつくられ、葉と木のあいだで養分が循環しなくなると、葉の成分が変わり葉の色に変化が生じます。これが紅葉のメカニズムです。

紅葉と黄葉

紅葉と一口に言っても、赤くなる葉と黄色になる葉がありますよね。実は、赤になる葉と黄色になる葉では、紅葉のメカニズムがちがいます。

植物の葉はふだん緑色に見えます。それは葉の中に緑色と黄色の物質があり緑色の勢力が強いからです。しかし、活動を抑え、葉で養分をつくる必要がなくなると、この緑色の物質が分解されていきます。そして葉には黄色の物質だけが残り黄色に紅葉するというわけです。

（黄色に紅葉することを「黄葉」と呼ぶこともあります。イチョウなどは黄葉しますね。ただ一般的には黄色になることも含めて紅葉と呼ぶことが多いです。）

それでは、葉が赤に紅葉するとき、葉の中ではどういう変化が起こっているのでしょうか？緑色の物質がなくなり黄葉するまでは上といっしょです。しかし赤に紅葉する葉はさらに続きがあるのです。

葉に仕切りができたあと、葉には光合成で作られた糖分やデンプンが残っています。この葉に残ってしまった糖分が化学変化を起こすことにより、赤色の物質ができます。そして黄色の物質より赤色の勢力が強くなるため葉全体として赤色になったように見えるわけです。

美しく紅葉するための条件

紅葉が美しくすすむためには、朝晩の冷え込みと十分な日光が必要です。

秋に一気に冷え込むことにより、緑色の物質が素早く分解されます。また昼に十分な光を受けることにより、たくさん蓄えられた糖分が、晩の冷え込みで一気に赤色に変わります。夜に温度が高いままだと葉の呼吸に糖分が使われうまく変色できません。これらの条件がそろうことにより、葉が鮮やかな赤や黄色になります。

また、夏に十分な日光と水分を得て活発に活動していることにより、秋の温度差による緑の分解が促進されます。

空気の澄んだ冷え込みの厳しい山あいでは、美しく紅葉するための条件がそろっています。京都も朝晩の冷え込みが厳しいことで有名ですね。京都に紅葉スポットの多いのはこのためです。

紅葉のきれいな場所は空気も澄んでいてきれい。だから紅葉狩りに行くと気持ちがいいのです。

モミジとカエデのちがい

秋になるとよく赤い手のひらのような葉を拾いますが、あれってモミジ？カエデ？どちらでしょうか。

実は…モミジとカエデは同じものをさしています。

正確には、植物の中に「モミジ」という学名はありません。私たちが普段「モミジ」と呼んでいるものは、全て「カエデ科」の植物です。

カエデという名の由来は「蛙（かえる）の手」からきています。一方、モミジはもともと「もみいづ」という、ものが赤くなることを示す言葉からきています。それがいつの頃からか、紅葉する木の代表であるカエデをモミジと呼ぶようになったのです。

紅葉を見に行こう！

木々はなぜ葉を落とす前に赤や黄色になる必要があるのでしょうか。仕切りをつくったことによる化学変化の偶然の結果にすぎないのでしょうか。

紅葉の意味…実はまだ解明されていません。一説には「冬越しの天敵であるアブラムシが赤色を嫌いだから」と言われています。しかしまだ立証とまではいかないようです。

紅葉の秋、植物にとっての効用が不明でも、私たち人間にとっての効用はたくさんあります。

最近山に行きましたか？山に行くと、きれいな空気、木々の香り、小川のせせらぎ、小鳥のさえずり、気持ちのいいものがたくさんあります。さらに紅葉がきれいなところは空気が澄んでいる証拠です。普段はあまり意識しない山々が見せる、赤から黄色の壮大なグラデーションは心に感動を与えてくれます。

もしも人がつくった赤や黄色の大きな壁が目の前にあったとしたら、きっと心は落ち着かないでしょう。しかし紅葉がつくる赤から黄色のグラデーションには、なんの不快感も感じません。それが自然の力というものかもしれませんね。

子どもの時に思ったことがありませんか？「空はなぜ青いのだろう」と。
空が青いことには、太陽の光が関係しています。

太陽光にはすべての色が含まれています。
波長の長いものから順に「赤・橙・黄・緑・青・藍・紫」…虹の七色ですね。
本当はもっとたくさんの色が含まれているのですが、人の目では識別しきれないので、日本ではこの七色とされることが多いです。

光がものに当たったとき、波長のちがいにより反射の仕方がちがいます。波長が長いものより、波長が短いものの方が反射しやすいのです。

太陽の光が地球にとどいたとき、空気中の小さいチリにぶつかって反射します。このとき、波長の短い「青」付近の光は反射しやすく、いろいろな方向へ反射します。この乱反射を「散乱（さんらん）」といいます。

太陽の光が地球にとどいたとき、空一面に青色の光が散乱されることにより空が青く染まる…だから空は青く見えるのです。

宇宙から見た地球の色

「やっぱり地球は青かった」

人間で初めて宇宙へ飛んだ、ソ連のガガーリンの有名な言葉です。
宇宙から見た地球の色は青なのです。しかし、これは地球に水が多いからではありません。

宇宙から見た地球が青いのは空が青いのと同じ理由です。
ガガーリンは青の光が散乱した地球の空を上から見たのです。

夕焼けが赤い理由

それでは、夕焼けのとき空が赤く染まるのはなぜでしょうか。

夕方、太陽は地平線近くにあり、斜めに光が差し込みます。斜めに進むということは、真っ直ぐの時と比べ、太陽光が大気中を進む距離が長くなります。

すると、散乱しやすい青い光は散乱しきってしまい、地表までとどかなくなります。そして、散乱しにくい赤系の光だけが地表にとどくことにより、人の目には赤系の光が見えるのです。

朝焼けが赤いのも、夕焼けとまったく同じ理由です。
写真だけでは朝焼けと夕焼けを見分けることはできません。

日傘は夏の必需品。有害な紫外線からお肌を守ってくれます。
晴れた日に外を歩くと多くの女性が日傘を差しています。

その日傘、色の多くは白か黒。みなさんも日傘を買うときに、白系にするか黒系にするかで迷うことが多いと思います。ここでは色彩学の観点から、白と黒のどちらが日傘に適しているのかを紹介していきます。

紫外線も色も同じ電磁波

一般に日傘は紫外線だけをカットしていると思われがちですが、実は日傘は紫外線以外の太陽光もカットしています。

太陽光はγ線（ガンマ線）から電波線までの電磁波を含みますが、その中で地上まで届くものは紫外線と可視光線と赤外線です。

太陽光には熱効果が高い赤外線が含まれているから熱いのです。だから、日傘を使って効果的に赤外線も防ぐことができれば、日傘の下で涼しい夏をすごすことができます。

白は電磁波を反射・黒は吸収

白はすべての光を反射するから白く見えます。
黒はすべての光を吸収するから黒く見えます。

光とは電磁波のことです。ですから、白＝反射・黒＝吸収という色の性質の違いは、紫外線にもあてはまります。つまり同じ日傘でも、白の日傘と黒の日傘では紫外線のカットの仕組みがまったく違います。

白の日傘は紫外線を反射することにより、紫外線をカットしています。しかしすべての紫外線を完全反射できているわけではありません。日傘の繊維のすきまから入ってくる紫外線もあります。

黒の日傘の場合は、紫外線を傘で吸収してしまうことにより、お肌に届く前に紫外線をカットしています。黒の日傘や衣服は紫外線だけでなく、可視光線や赤外線も吸収しています。夏に黒い服を着ていると暑く感じませんか？これは黒い布が赤外線を吸収して熱をもつためです。ただ、こちらもすべての紫外線を吸収できているわけではありません。しかし白の日傘と比べると、カットしている割合は高いようです。

白の日傘を選ぶとき、「黒よりも涼しげだから」という理由で選ぶことが多いと思います。通気性の高い日傘も人気がありますね。しかし！この通気性には要注意です。通気性が高いということは通光性も高いということ。これでは紫外線がとおりぬけてしまいます。

照り返しと白と黒

日焼け対策を考えるとき、地面からの照り返しも無視できません。紫外線は空からだけではないのです。下からも攻めてくるのです(ToT)

照り返しを考えた場合、白の日傘よりも黒の日傘の方が圧倒的に有利です。白の日傘だと、照り返しされた紫外線が傘の内側で反射し、パラボラアンテナのように自分の方に向かってきます。それが黒の日傘なら照り返しされた紫外線も傘の内側で吸収できます。

余談ですが、照り返し対策としてはお肌に日焼け止めクリームをぬりましょう。日焼け止めクリームには白の日傘のように紫外線を反射する物質と、黒の日傘のように紫外線を吸収する物質の両方がふくまれていて、ダブルでお肌を守ります。
４．まとめ「白の日傘 vs 黒の日傘」

実は、日傘は素材が大切

日傘を色の性質から考えた場合、黒の方が日傘には向いているようです。しかし、黒の日傘は暑苦しいので使いたくない…という人も多いと思います。白の日傘でも、紫外線カット率の高い素材で作られた日傘も多くあります。その分値段は高いですけど…

しかし、黒でも完全には紫外線をカットすることはできないという現実と、日傘を利用する本当の意味を考えると、多少高くても日傘は素材の良いものを使うようにしてください。

最近では完全遮光という素材の日傘もあります。その多くは銀色で、紫外線を100％カットしてくれます。赤外線もカットしてくれるため、この日傘をさしているととても涼しく感じます。ただこれは銀色という色のおかげではない。素材がすばらしいのです。

日傘も色を自由に選べる時代

ここまで読んでいると、なんだ結局日傘は素材によるのか、ということになりますね。しかし、そうではありません。

日傘の素材はすばらしいものが開発されているので、紫外線カットは素材に任せればいい。そうすれば日傘の色は好きな色が選べるでしょう。

今は日傘の色を自由に選べる時代になったんだと思います。数年前からピンクやブルー系などのパステルカラーの日傘も人気が出ています。今は日傘の色も自由に選んでファッションとして楽しむことができる、そんな時代ではないでしょうか。

同じ色なのに、となり合う色との境目（縁）の部分が、ちがう色に見える現象です。

ハーマングリッド

縦横の白線が交差するところに、ぼやっとした灰色の影が見える現象です。

エーレンシュタイン効果

縦横の格子の交差するところを切り抜くと、その場所に白い丸が見えるという現象です。

ネオンカラー現象

エーレンシュタイン効果で用いた絵の、切り抜いた部分を別の色で十字につなぐと、色が光を放つように丸く広がって見えるという現象です。

面積効果

右の四角形の色と、同じ色の丸はどれでしょう？

一見すると、２番の丸のように見えますが、実は１番の丸が同じ色です。
このように面積が大きくなると、明るい色はより明るく、暗い色はより暗く、鮮やかな色はより鮮やかに見えます。

どちらも同じオレンジ色なのに、黄色の上のオレンジは赤っぽく、赤色の上のオレンジは黄色っぽく見えます。色相環上の反対側の色に近づいて見える現象です。

明度対比（めいどたいひ）

どちらも同じグレイなのに、白の上のグレイは暗く、黒の上のグレイは明るく見えます。これは無彩色の例ですが、有彩色でも起こる現象です。

有彩色の例

どちらも同じ青なのに、左の明るい青が背景のときは暗く、右の暗い青が背景のときは明るく見えます。

彩度対比（さいどたいひ）

どちらも同じ青色なのに、左の鮮やかな色が背景のときより、右のグレイッシュな色が背景のときの方が、鮮やかに見えます。

今、ここに赤いリンゴがあるとします。このリンゴが赤く見えるのは、リンゴに赤い色がついているからでしょうか？。リンゴが赤い色を出しているのでしょうか？

答えは「No」です。リンゴが赤色を出しているわけではありません。もし、リンゴが赤色を出しているのなら、真っ暗闇でもリンゴは赤く見えるはずです。しかし、実際は、真っ暗闇ではリンゴは見えません。

まず、リンゴが赤く見えるためには光が必要。光には、すべての色が含まれています。

光がリンゴに当たったとき、リンゴは多くの光を吸収します。その中で、赤の光だけを反射しているのです。そして、その赤の光が私達の目に入ったとき、「このリンゴは赤い」と認識できるのです。

つまり、リンゴの表面に赤い色がついているわけではありません。リンゴの表面には「赤い光を反射する性質」があるのです。

色を見るための３要素

色を見るために必要なものが３つあります。
「物体・光源・視覚」です。

光にはすべての色が含まれています。すべての色が含まれた光は透明で目に見えません。

しかし、光が物体に当たると、その一部が物体に吸収されます。そして、吸収されずに反射された光が視覚に届くことにより、色として感じられるのです。

光によって同じ物でも色が変わる

色が見えるのは「物体に反射した光が視覚に入る」という仕組み。
ということは、光の種類が変わると、当然物体の色も変わってきます。

例えば、夕日。夕日は赤の光が強いので、すべてのものが赤く染まって見えます。あれは、物体の色に赤がプラスされているわけではありません。もともと光に赤が多いので、反射する光も赤が多くなるのです。

逆に、蛍光灯なんかは青の光が強い。だから蛍光灯の下では、すべてのものが少し青っぽく見えます。

一般に、洋服などを扱う店では、かなり明るい照明をつかっています。その方が洋服の色が鮮やかになるからです。これを知らないと、買った服を家で見た時に「あれ？こんな色だったっけ…」ということになります。