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空とは、地球の表面から見上げる遮るもののない視界のことである。大気圏と宇宙空間も含まれる。また、地上と宇宙空間の中間に位置する場所と捉えることもできるため、宇宙空間とは区別される。
天文学の分野では、空は天球とも呼ばれます。これは地球と同心円状の抽象的な球体で、太陽、月、惑星、恒星がその上を漂っているように見えます。天球は慣習的に星座と呼ばれる特定の領域に分割されます。
通常、 「空」という用語は、非公式には地球の表面からの視点を指しますが、意味や用法は様々です。地球の表面にいる観察者は、空のごく一部を見ることができます。それはドーム（時には「空のボウル」と呼ばれる）に似ており、昼間は夜よりも平らに見えます。[ 1 ]天気について話す場合など、場合によっては、空は大気の下層部の密度の高い部分のみを指します。
昼間の空が青く見えるのは、空気分子が太陽光の短い波長を長い波長（赤い光）よりも多く散乱させるためです。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]夜空は、星が散りばめられたほとんど暗い表面または領域のように見えます。太陽と月は、雲に隠れていない限り、昼間の空に見えます。夜には、月、惑星、星が同様に空に見えます。
空に見られる自然現象には、雲、虹、オーロラなどがあります。雷や降水現象も空で見られます。特定の鳥や昆虫、そして航空機や凧といった人間の発明品も空を飛ぶことができます。人間の活動により、大都市の上空では日中はスモッグ、夜間は光害がしばしば見られます。
「空」という言葉は、古ノルド語の「 sky 」に由来し、「雲、神の住処」を意味します。この古ノルド語は、古英語の「scēo」の語源でもあり、古典ラテン語の「obscūrus」 （「不明瞭な」という意味）と同じインド・ヨーロッパ祖語の語根を共有しています。
古英語では、 heavenという言葉は地球上の目に見える広がりを表すのに使われていました。 中英語の時代には、「heaven」は現在の宗教的な意味へと変化し始めました。[ 6 ]
直射日光を除けば、昼間の空の光のほとんどは散乱によって生じ、その散乱はレイリー散乱と呼ばれる微粒子限界によって支配されます。分子サイズの粒子（空気中など）による散乱は、入射経路に垂直な方向よりも、光源に向かう方向と光源から離れる方向の両方で大きくなります。 [ 7 ]散乱は可視光のすべての波長で重要ですが、可視スペクトルの短い（青い）端でより強く、つまり散乱光は光源である太陽よりも青くなります。残りの直射日光は、短い波長の成分の一部を失ったため、わずかに青みが弱く見えます。[ 5 ]
雲の中では散乱がさらに強く起こります。個々の水滴は白色光を屈折させて色のついた輪を作ります。雲が十分に厚い場合、複数の水滴からの散乱によって色のついた輪がぼやけて、白っぽくぼやけた色になります。[ 8 ]
光が大気中を通過する経路（または光学的深さ）がはるかに長くなると、空は赤、オレンジ、紫、黄色などさまざまな色に変化することがあります（特に日没や日の出の頃） 。散乱効果は空からの光を部分的に偏光させ、太陽から90°の角度で最も顕著になります。地平線からの散乱光は、天頂からの光の最大38倍もの大気質量を通過するため、天頂では鮮やかに、地平線付近では淡く見える青色のグラデーションが生じます。 [ 9 ]光源と観測者の間に十分な空気があれば、赤い光も散乱され、太陽が昇ったり沈んだりするにつれて空の一部が色を変えます。大気質量が無限に近づくと、散乱した昼光はますます白く見えます。[ 10 ]
太陽以外にも、遠くの雲や雪に覆われた山頂が黄色に見えることがあります。晴れた日にはあまり目立ちませんが、雲が視界を遮り、散乱した太陽光の青みが薄れると、その効果は非常に顕著になります。[ 10 ]高度が高くなると、空気密度が低く散乱が減少するため、空の色は暗くなります。極端な例として月があり、大気による散乱が起こらないため、太陽が見えていても月の空は黒く見えます。 [ 11 ]
天空輝度分布モデルは、国際照明委員会（CIE）によって、昼光設計計画のために推奨されています。最近の開発は、晴天から曇天までの気象条件における天空輝度をモデル化する「全天モデル」に関するものです。 [ 12 ]
空の明るさや色は一日を通して大きく変化し、その主な原因も異なります。太陽が地平線より十分に高い位置にあるときは、太陽光の直接散乱（レイリー散乱）が圧倒的に主要な光源となります。しかし、夕暮れ時、つまり日没から夜、あるいは夜から日の出までの時間帯は、状況はより複雑になります。
グリーンフラッシュとグリーンレイは、日没直後または日の出前に発生する光学現象で、太陽の上に緑色の点が見える（通常は1～2秒以内）か、日没地点から緑色の光線が上向きに伸びているように見えることがあります。グリーンフラッシュはさまざまな原因から生じる現象のグループであり、[ 14 ]そのほとんどは気温逆転（高度とともに気温が下がるのではなく、高度とともに気温が上がる）が発生したときに発生します。グリーンフラッシュはどの高度からでも（航空機からでも）観測できます。通常は海の上など遮るもののない地平線の上空で見られますが、雲や山の上空でも見られます。グリーンフラッシュは、月や金星や木星などの明るい惑星と関連して地平線で観測されることもあります。[ 15 ] [ 16 ]
地球の影は、地球が大気圏を通して宇宙空間に落とす影です。この大気現象は、市民薄明（日没後から日の出前）に見ることができます。天候条件と観測場所が地平線をはっきりと見ることができる場合、影の縁は、地平線のすぐ上、空の低い部分、太陽（または沈む太陽または昇る太陽）の方向とは反対の方向に、暗いまたは鈍い青みがかった帯として現れます。関連する現象として、金星帯（または反薄明アーチ）があり、これは空の同じ部分で地球の影の青みがかった帯の上に見えるピンク色の帯です。地球の影と金星帯を区切る明確な線はなく、一方の色の帯が空で他方の色の帯に溶け込んでいます。[ 17 ] [ 18 ]
薄明は、太陽が地平線からどれだけ下に沈んでいるかによって、6°刻みで3つの段階に分けられます。日没後、市民薄明が始まり、太陽が地平線から6°以上下に沈むと薄明は終わります。次に、太陽が地平線から6°から12°下（深さ-6°から-12°）にあるときに航海薄明が続き、その後、-12°から-18°の期間と定義される天文薄明が続きます。太陽が地平線から18°以上下に沈むと、空は一般的に最小の明るさになります。[ 19 ]
空の本来の明るさの原因としては、大気光、太陽光の間接散乱、星光の散乱、人工光害など、いくつかの要因が挙げられます。
夜空とは、夜に見られる空を指します。この用語は通常、天体観測や天文学と関連付けられ、晴れた夜に日没後に見える星、月、惑星などの天体の眺めを指します。夜空の自然光源には、場所や時間帯によって、月光、星光、大気光などがあります。夜空が完全に暗くないという事実は容易に観察できます。もし空が（月や街の明かりがない状態で）完全に暗ければ、空を背景にした物体のシルエットを見ることはできないでしょう。
夜空とその研究は、古代から現代に至るまで、様々な文化において歴史的に重要な位置を占めてきました。例えば、かつて農民たちは夜空の状態を暦として利用し、作物の植え付け時期を定めていました。占星術における古代の信仰は、一般的に天体間の関係が地球上の出来事に影響を与えたり、何らかの情報を伝えたりするという考えに基づいています。一方、夜空とその中の天体を科学的に研究する分野は、天文学です。
可視光天文学において、夜空の天体の見え方は光害の影響を受けます。歴史的に見ると、夜空に月が存在すると周囲の光量が増加し、天体観測の妨げとなってきました。しかし、人工光源の登場により、光害は夜空の観測にとってますます深刻な問題となっています。特殊なフィルターや照明器具の改良によってこの問題を軽減することは可能ですが、最高の観測条件を得るためには、プロの天文学者もアマチュアの天文学者も、主要都市部から遠く離れた観測地を探します。
気圧傾向と並んで、空の状態は山岳地帯の天気を予測する上で重要なパラメータの 1 つです。雲が厚くなる、またはより高い雲層が侵入すると、近い将来に雨が降ることを示します。夜間には、高い薄い巻層雲が月の周りに暈を生じさせ、これは温暖前線とそれに伴う雨の接近を示します。[ 20 ]朝霧は晴天を予兆し、安定した大気の兆候である海洋性雲層と関連付けられることがあります。 [ 21 ]雨天は、霧の発生を妨げる風や雲によって先行されます。雷雨の列の接近は、寒冷前線の接近を示す可能性があります。雲のない空は、近い将来に晴天が続くことを示します。[ 22 ]天気予報における空の状態の使用は、何世紀にもわたってさまざまな天気の言い伝えを生み出してきました。 [ 23 ]
熱帯低気圧 の中心が通過してから36 時間以内に気圧が下がり始め、白い巻雲のベールが低気圧の方向から近づいてきます。中心に最も接近してから 24 時間以内に、気圧が急速に低下し、風が強くなるにつれて、熱帯低気圧のバーとも呼ばれる低い雲が移動し始めます。中心が接近してから 18 時間以内に、突風を伴うにわか雨や雷雨を伴う突風が一般的になります。中心が到着してから 6 時間以内に、雨が降り続きます。中心から 1 時間以内に、雨は非常に激しくなり、熱帯低気圧内で最も強い風が観測されます。強い熱帯低気圧の中心が到着すると、天候は改善し、目が上空に移動すると太陽が見えるようになります。システムが去ると、風向きが逆転し、雨とともに急激に強くなります。中心通過の翌日、低い雲は高い雲に変わり、雨は断続的になる。中心通過から36時間後には、高い雲が切れ、気圧は安定し始める。[ 24 ]
飛行とは、物体が空を通過するか、空を超えて移動するプロセスであり（宇宙飛行の場合など）、地上からの直接的な機械的サポートなしに、空気力学的揚力、推進推力、浮力を利用した静力学的移動、または弾道運動によって移動します。飛行の工学的側面は航空宇宙工学で研究されており、航空宇宙工学は、空中を移動する乗り物を研究する航空学、宇宙を移動する乗り物を研究する宇宙航行学、および発射体の飛行を研究する弾道学に細分化されています。人間は1783年以来熱気球で飛行することができましたが[ 25 ] 、他の種はそれよりもはるかに長い間飛行を利用してきました。鳥、コウモリ、昆虫などの動物は飛行することができます。 植物の胞子や種子は、風を利用して飛行し、種を繁殖させる方法として利用しています。[ 26 ]
多くの神話には、特に空と関連付けられた神々が登場します。エジプトの宗教では、空は女神ヌトと神ホルスとして神格化されました。インド・ヨーロッパ祖語の宗教では、デュエウスが空の神、あるいは空を擬人化した存在として再構築され、そこからギリシャ神話の空と雷の神ゼウス、そしてローマ神話の空と雷の神ユピテルが生まれました。
オーストラリア先住民の神話では、アルティラ（またはアレンテ）は主たる天空神であり、創造神でもある。イロコイ族の神話では、アタヘンシクは地球創造の際に地上に降り立った天空の女神である。多くの文化では、天空の星々の間に星座を描き、それを神々に関する伝説や神話と結びつけて用いてきた。
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