太陽が放射している電磁波のうち、人の目に見える光の領域を可視光線といいます。私たちが目にする事が出来る「色」とは、この可視光線が認識されたものです。「可視光線」の波長は、380〜780nm（ナノメートル）の範囲です。太陽の光は白色ですが、実際にはさまざまな色を含んでいます。アイザック・ニュートンはプリズムの屈折を通して、太陽の光を赤・橙・黄・緑・青・藍・紫の7色の虹の色に分解してみせました。この波長の異なる、七色のスペクトルが集合したものが太陽の白色光の正体です。私たちが空に見る虹は、プリズムの役目を果たす大気中の雨粒によって、屈折・反射されて現れている、太陽光のスペクトルです。

光の反射で色が見える！

　ここに真っ赤なリンゴがあります。さて、太陽光に照らしだされたこのリンゴが赤いのはリンゴ自身が“赤い”から赤く見えると信じていませんか？ところが、そうではないのです！まず、色が見えているということは、太陽から来る可視光線がリンゴに反射し、その光が目に入り、脳で認識されているわけです。実際にこのリンゴは、太陽からの可視光線の内、赤い波長の光を反射し、それ以外の光を吸収しています。その反射された「赤い波長の光」が眼の細胞を刺激し、脳に伝わることによって、りんごは赤く見えています。つまり、リンゴはﾓ赤いﾓのではなく、私たちには赤い色として認識される物体だという事です。私たちが色を認識する仕組みは、少々複雑なのです。

空は何故青い？

太陽光は地球の大気中に入ると、空気の分子や、塵、水蒸気などにぶつかり散乱します。その時最も散乱するのが、波長の短い「青い光」です。「青い光」は空高く、あちらこちらに拡散されているので、空は青く見えるのです。台風が通り過ぎた跡のカラッとした青空が美しいのは、空に水蒸気や、塵などの分子が少ないからです。それでは、朝焼けや夕焼けの空は何故赤いのでしょうか？朝と夕方の時間は太陽高度が低く、太陽は地平線近くにあります。したがって、日中に比べて、太陽との距離が離れています。空で散乱している「青い光」は距離の長い分、たくさんの埃や水蒸気の分子の中を旅します。その結果、「青い光」は散乱しきってしまって私たちに届かなくなります。代わりに、大気の散乱を受けにくい「赤い光やオレンジの光」が私たちに届くことになるのです。

私たちの目の中には２種類の視細胞があります。その形から「錐（すい）状体（コーン）」と「杆（かん）状体（ロッド）」と呼ばれています。“コーン”は主に「光の周波数・色」を、“ロッド”は主に「光の強さ・明暗」の知覚にそれぞれ対応しています。“コーン”と“ロッド”には、光を受け取るアンテナの役割をしている、光受容体タンパク質がぎっしりと埋め込まれています。

　“コーン”の光受容体タンパク質には３種類あり、それぞれ、赤色・青色・緑色の可視光線を吸収します。人の「光の三原色」が赤色・青色・緑色である理由はここから来ています。例えば鳥類では色を認知する光受容体が4種類あり、「光の四原色」に成ります。人はこの赤色・青色・緑色の光受容体を組み合わせて認識する事で、実に１０００万の色を分別出来ると言われています。

　“ロッド”の光受容体タンパク質は「ロドプシン」と呼ばれています。ロドプシンは光を検出する性能がとても高く、私たちの目は一粒の光子をあてるだけで、光を感知出来ると言われています。光を吸収したロドプシンが、シグナルを神経に伝えるための、最初の反応までに要する時間は約３００フェムト秒と言われています。これがどれだけ短い時間かというと、光は１秒間に３億メートル進みますが、３００フェムト秒ではわずか、0.09ミリしか進む事ができないほどです。