自然界における最も珍しい色：色の背後にある物理学と進化を探る

概要

本記事では、自然界における最も珍しい色とその珍しさの要因を探求します。物理学と進化は、自然界で見ることができる色を決定する上で重要な役割を果たしています。自然界で発生するほとんどの色は、吸収に基づく色で生成されます。一方、構造色は、一部の波長が散乱され増幅され、他の波長を圧倒し、物体の最終的な色を決定するときに発生します。青色は最も一般的な構造色ですが、高エネルギーの波長と専用のナノ構造体が限られているため、紫色は自然界で最も珍しい色です。

物理学と進化：自然界における色の珍しさを決定する2つの要因
吸収に基づく色：色を生成するために色素が光波を吸収する方法
構造色：微小粒子がナノ構造体を形成し、可視光線と干渉する方法
青色：最も一般的な構造色
赤色：最も珍しい構造色
紫色：自然界で最も珍しい色

物理学と進化：自然界における色の珍しさを決定する2つの要因

自然界の色は、光の波長が物体と相互作用するときに生成されます。自然界における色の珍しさは、物理学と進化の2つの要因によって決定されます。吸収に基づく色と構造色は、自然界で色を生成する主な方法です。

吸収に基づく色：色素が光波を吸収して色を生成する方法

自然界で発生するほとんどの色は、吸収に基づく色で生成されます。光合成の一部として、化合物である色素が光波を吸収します。異なる植物は、異なる色を生み出す色素を進化させてきました。高エネルギーの波長は低エネルギーの波長よりも容易に吸収され、青色の光は可視スペクトルの中で最も高エネルギーの波長を持ちます。多数の色素が青色の光を吸収するように進化しており、クロロフィルは青色と赤色の波長を吸収して自然界のトレードマークである緑色を生成します。緑色の光はまだかなりエネルギッシュであり、この波長を吸収するために進化した色素の最も一般的なクラスでもあります。カロテノイドは、高エネルギーの青色と緑色の光を吸収し、低エネルギーの赤色と黄色の光を残します。カロテノイドはほとんどの緑色の植物に存在しますが、クロロフィルが冬のエネルギーを節約するために分解されると、秋になると初めて見ることができます。青色に見える果物や花でも、実際には赤や紫の色素があり、特定の化学条件下でのみ青色に見えます。

構造色：微小粒子がナノ構造体を形成し、可視光線と干渉する方法

構造色は、一部の波長が散乱され増幅され、他の波長を圧倒し、物体の最終的な色を決定するときに発生します。周りの一部の物体は、可視光線と干渉するナノ構造体を形成する微小粒子でできています。さまざまな形状やサイズのナノ構造体は、異なる波長を散乱しますが、通常は青色のような高エネルギーの波長を最も簡単に散乱します。低エネルギーの波長である赤色は、わずかにしか散乱されません。赤色の光を強く散乱する特定のナノ構造体が進化しても、他の波長と共鳴し、照明と観察の角度によってのみ赤色に見えます。