【驚愕】人間は何から出来ているのか ~原子で生まれ変わる

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人間は何から出来ていると思いますか?

筋肉、骨、血液…。など、様々な回答があると思います。

では、その筋肉、骨、血液は何から出来ていると思いますか?

それは、「原子」です。

ここでは、その人間を形成し、そしてあらゆるものをも形成している原子の不思議についてお伝えします。



あらゆるものを形成している「原子」

かつて、カリフォルニア工科大学の物理学者リチャード・ファインマンは、科学の歴史において「すべてのものは原子で出来ている」と述べました。

原子はあらゆる場所にあり、あらゆるものを形成します。

わかりやすく説明すると、今あなたが手にしているスマホ、パソコン、タブレットやテーブル、椅子、テレビなど、全て原子から形成されています。

上記で挙げた固体に限らず、水や空気なども原子から出来ています。

原子がそのものを機能させるうえでの基本的な配列こそが分子です。

1個の分子は、二個以上の原子が一体となったものであり、安定した配列となっています。

あらゆるものは、この分子の莫大な数から出来ています。

一立方センチメートルの空気あたり、450億個のさらに十億倍の分子が詰まっています。

分子ってどれだけ小さいのでしょうか…。

想像すらつきません。

一立方センチメートルあたりでそれだけの量の分子が存在する中、では、家の外の景色にはどれだけの分子があるのでしょうか。

また、宇宙規模で考えるとどうでしょうか。

とにかく、原子は豊富にあるということが分かります。

人間は「原子」から出来ており、生まれ変わっている

原子は耐久性にすぐれていると言われています。

あなたが所有する原子は、宇宙でいくつかの星のそばを通り、何百万という生命体の一部となってから、あなたを形成するに至っています。

原子単位で考えると、私たちの身体は、おびただしいほどの原子から形成されており、人間が死に至ると、原子は分解し、飛び去って、また新たな活動場所を見つけ出します。

このように、原子は再利用されており、かなり多数の体内原子(多ければ各人十億個ほどの原子)が、かつての歴史上の有名人物の原子である可能性は充分にあるという事になります。

今、あなたの身体を形成している原子が、織田信長だったりチンギスハンだったりするかもしれません。

こういった意味から考慮すると、「人間は生まれ変わる」という発言も間違いではありませんね。

原子は人間だけに限らず、草花の一部や、住宅の一部など、あらゆるものに再生します。

また、それだけに留まらず永遠に移動し続けます。

実際には、原子がどのくらい長く生きられるのかは研究の範囲では分かっていません。

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【夏休みの科学研究】なぜテレビはリモコンで動くのか?

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普段、何気に見ているテレビ。

リモコンで電源を入れてテレビを着け、チャンネルを変えて好きな番組を見る。

この行為、なぜリモコンでテレビが操作できるか、一度は考えた事があるかと思います。

ここでは、リモコンの仕組みについてお伝えします。



赤外線を使ったリモコン

テレビのリモコンには、赤外線という光が使われています。

赤外線をテレビの受信機に送る事で操作しているという事になります。

では、赤外線とはどんな光なのでしょうか。

赤外線とは

赤外線とは光の一種です。

光には、目に見える光(可視光線)と目に見えない光があります。

赤外線や紫外線は目に見えない光です。

赤外線はおよそ750~1,000nmの間の波長で、400nm~800nm位の間の波長が可視光線、 10~400nmの間の波長が紫外線となっています。

波長とは、「波の長さ」のことです。

波長は一つの波から次の波までの「一波」分の長さを指します。

 

 

 

 

 

 

赤外線は、温度のある物体から自然に発せられている光なので、実は、目に見えていないだけで、私たちの生活ではたくさん発せられている光なのです。

なぜリモコンに赤外線が使われているのか

リモコンには赤外線が使われていることが分かりました。

リモコンでは信号を赤外線の点滅に変換して、リモコンからテレビへ伝えられます。

この点滅の仕方の基本はPPM信号と呼ばれる方式です。

では、ここで、なぜリモコンには赤外線が使われているのかを考えたいと思います。

離れたところに情報を送る手段は、「電波」、「音波」、「光」が考えられます。

家庭で使うリモコンの場合、「電波」はコスト問題が取り上げられます。

高くついてしまうって事ですね。

「音波」は、音なので誤作動が起こってしまう可能性が高いのです。

消去法で残ったのが「光」ですが、その「光」の中で、どの波長の光を使うかが問題となります。

全ての光において、誤作動を基準に考えると、赤外線か紫外線しかありません。

最も安く、通信の為の速度が充分なLED(発光ダイオード)という素子を使う為、コストの面で、紫外線よりも赤外線が使用されることとなりました。

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断層帯とは?【地震のメカニズム&南海トラフ地震を解説】

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日本は地震の多い国だと言われています。

なぜ地震が多いのでしょうか。

それは、断層帯が地下にたくさんあるからなのです。



断層帯とは?

断層帯とは、多くの断層面が密集する帯状の地域の事で、

断層とは、地下の地層に何らかの力が加わって割れ、割れた面に沿ってずれ動いた状態をいいます。

地震は大きくわけて2種類ある

地震は大きく分けて、内陸型と海溝型の2種類があります。

内陸型の地震は、直下型地震とも呼ばれており、地下で起きた震源地からの距離が近いため、地震が起こってから地表に影響が起こるまでの時間は数秒後という短時間で起こります。

内陸で発生する活断層型の地震は通常M7くらいのレベルであり, 海溝型巨大地震に較べれば,そのエネルギーは小さいと言えます。

しかしながら、内陸型地震は私たちの住む地表のすぐ下で発生するため, 激しい揺れを直接受ける事となり、人命の危機や構造物の損壊など、多大な被害を引き起こす場合があると言えます。

日本周辺で発生する海溝型地震は通常はM8のレベルであり、海の下のプレートのずれなどから地震が発生します。

プレートのずれから発生する地震は甚大なエネルギーを発生する為、津波を伴って広範な地域に大きな被害を与える場合が多くあるのです。

南海トラフ地震はいつ起こるのか?

近年、とても懸念されているのが、南海トラフ地震です。

南海トラフとは、駿河湾から遠州灘、熊野灘、紀伊半島の南側の海域及び土佐湾を経て日向灘沖までのフィリピン海プレート及びユーラシアプレートが接する海底の溝状の地形を形成する区域をいいます。

この南海トラフ沿いのプレートのずれから発生すると考えられる大規模な地震を「南海トラフ地震」と呼びます。

南海トラフ地震は、100年~200年間隔で繰り返し発生していますが、その発生間隔にはばらつきがあり、近年ではいつ発生してもおかしくはない状態と言われています。

現在は、昭和東南海地震及び昭和南海地震が起きてから70年以上が経過しており、このことから、南海トラフ地震に対する警戒が次々と指摘されており、ここ30年以内に起こるのではないかと言われています。

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絶対零度とは?~なぜマイナス273度以下はないのか~

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私たちの生活の中で、「絶対零度」という単語を一度は耳にした事があるかと思います。

この世の中の科学の世界では絶対零度という温度があり、それが宇宙でもっとも低い温度であるとされています。

その絶対零度はマイナス273度です。

ではなぜマイナス273度なのでしょうか。



絶対零度がマイナス273度の理由

1787年にジャック・シャルルが発見、1802年にジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサックによって初めて発表された「シャルルの法則」から推測し考えだされた温度は「絶対零度」と名付けられました。

考えだしたのは、イギリスの科学者のケルビンです。

シャルルの法則とは、一定の圧力の下で、気体の体積の温度変化に対する依存性を示した法則。

詳しく説明すると、「温度が1度上下するにつき、気体の体積は0度のときよりも273分の1減少する」というものです。

このことを元に、ケルビンは「マイナス273度になれば、体積はゼロになるためそれ以上は温度が下がることはない」と主張しました。

現在の物理学では、光(電磁波など)のようにこの世に存在しているものは、何らかの振動、もしくは振動と同じものに置き換えられるものと考えられています。

絶対零度になれば、振動もゼロになると思われがちなのですが、ミクロの世界になるとそういうわけにはいかないのが不思議なところなのです。

不確定原理に依れば、絶対零度でも原子は「零点振動」と呼ばれる振動をしています。

そういった意味では、絶対零度はあくまでエネルギーが最低の状態であり、「静止している」という意味とは異なるということになります。

ちなみに、絶対零度を表示する単位は、ケルビンの頭文字を当ててKと表示します。

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【日本の神話・日食にまつわる話】アマテラスの神 ~夏休みの科学研究~

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古代から現代に伝わっている神話というものがあります。

月が太陽を隠す「日食」の原因が分からなかった古代では、神話などによって様々に説明されてきました。

ここでは、日本神話での「日食」にまつわる神話をお伝えします。



姉弟のケンカで日食が起こった??

天照大神(アマテラスオオミカミ)は太陽をつかさどる女神として、世界を明るく照らしながら、多くの神々が住んでいる天上の世界「高天原」を治めていました。

あるとき高天原にスサノオノミコトという神様がやってきました。

この神様はアマテラスオオミカミの弟なのですが、手が付けられないほどの乱暴者であり、案の定、神々が静かに暮らしていた高天原で好き勝手に暴れまわし、みんなに迷惑をかけていました。

アマテラスオオミカミも始めは弟をかばっていましたが、あまりの暴れっぷりに怒りがこみ上げ、何を言っても聞かないスサノオノミコトに愛想をつかし、天の岩屋の中に引きこもってしまいました。

太陽の女神が姿を隠した事で、天上も地上も闇に閉ざされることになってしまいます。

特に地上では暗闇なのをよいことに、悪い神々の動きが活発になり、多くのわざわいが起こりました。

アマテラスオオミカミがこのまま岩屋の中に閉じこもってしまうと、地上は大変なことになるでしょう。

アマテラスオオミカミ連れ出し作戦!

神々は相談し合い、その結果、知恵の神様であるオモイカネノカミの案に従うことにしました。

岩屋の前でお祭り騒ぎをし、アマテラスオオミカミが気になって顔を出した時に、連れ出すという作戦でした。

岩屋の前に祭壇がつくられ、天界一の力持ちのアメノタヂカラオノカミが岩屋の戸の横に立つと、天界一のおどりの名人アメノウズメノミコトが腰をくねらせつつ、美しくもあやしげな踊りを始めました。

胸はあらわになり、腰にまとった衣も今にも落ちそうな踊りを踊り、高天原の神々たちは、その面白さにドッと笑いました。

このとき、岩屋の戸が少し開いたのです。

笑い声を聞いたアマテラスオオミカミが、気になって外を見ようとしたのです。

その時すぐさまアメノタヂカラオノカミが岩屋の戸をこじ開け、アマテラスオオミカミを岩屋の中から引っ張り出しました。

こうして地上に光が戻り、わざわいもおさまったのです。

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【夏休みの科学研究】宇宙のような真空に近い状態を作ってみよう!

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宇宙は真空状態です。

宇宙飛行士が、宇宙船の中でプカプカ浮いているのをテレビで見た事があるかと思います。

そんな状態を実験で再現してみましょう。

〈用意するもの〉

①ティッシュペーパーを切り、色をつけよう!

ティッシュペーパーを2センチ四方くらいに小さくちぎり、油性ペンかマーカ―などで色をつけておきます。

そうすることで、ティッシュペーパーの動きがよく分かり、実験の観察がしやすくなります。

②ティッシュペーパーをびんに入れ、ふたをしよう!

びんの中にティッシュペーパーを入れ、ワインセーバーの栓でふたをします。

※ワインセーバーとは、飲み残したワインを保存する時に使う道具のことです。

③ティッシュペーパーが落ちる時間を計ってみよう!

びんを手に持ち、上下をひっくり返してティッシュペーパーが下に落ちる時間を計ってみましょう。

今はまだ、びんの中に空気が入った状態なので、ティッシュペーパーはゆっくりと下に落ちていくはずです。

④びんの中を真空に近い状態にしてみよう!

ワインセーバーのポンプで、びんの中の空気を抜いてみましょう。

ポンプをしっかり上下させ、真空に近い状態をつくりましょう。

※ポンプの上下の回数が少ないと、真空に近い状態にはなりにくいので、しっかり上下させます。

⑤真空に近い状態で、もう一度、時間を計ってみよう!

もう一度、ティッシュペーパーが下に落ちるまでの時間を計ってみましょう。

空気が少なくなった分、さっきよりも早く下に落ちるはずです。

目で見ても早く下に落ちた事は分かると思いますが、ストップウォッチで計ってみると、より正確に結果が分かります。


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【夏休みの科学研究】太陽と地球の不思議な関係を調べよう!

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太陽にも地球にも重力があることが知られていますね。

普段の日常生活で、物体から手を離すと下に落下します。

これは、地球の重力の為です。

では、物事を大きくとらえてみましょう。

月は、なぜ地球に落ちてこないのでしょうか。

また、もっと大きなスケールで考えると太陽系の惑星である地球は、なぜ太陽に落ちないのでしょうか。

言い換えると、地球はなぜ太陽に引き寄せられていないのでしょうか。

太陽と地球の関係

太陽は、昔から地球にとって最も身近な天体です。

太陽は自ら光を放つ恒星であり、太陽系の中心に位置しています。

地球は太陽の周りを回る8つの惑星の一つであり、1年かけて太陽の周りを公転しています。

また、公転をしながら、23.4度傾いた軸を中心に1日1回自転もしています。

地球がある「太陽系」は、たくさんある銀河のうち、「天の川銀河」の端の方に位置しています。

つまり、地球は、広い宇宙に無数にある銀河のうち「天の川銀河の端」にある「太陽系」の中の惑星なのです。

太陽の地球の関係と重力について

なぜ、地球は太陽の重力に引き寄せられないのでしょうか。

ここで、実験をしてみましょう。

〈用意するもの〉

・じょうご  ・ビー玉

 

 

 

 

 

①ビー玉をまっすぐじょうごに落としてみよう!

じょうごの広い口を上へ向けると、せまいを「太陽」、傾斜を「太陽の重力」、ビー玉を「地球」と見ることができる。

まずは、ビー玉をまっすぐ落としてみよう。

②ビー玉に円運動をさせてみよう!

円運動をしていない、まっすぐ下に落としたビー玉は、すぐさまじょうごの狭い口に落ちていったはずです。

次は、傾斜のふちに沿って、ビー玉に円運動をさせてみよう。

③円運動をすると、なかなか落ちないビー玉

円運動をするビー玉は、重力を遠心力のバランスが取れているので、なかなか下に落ちません。

遠心力とは、円運動する物体に外側に向けて加わる力のことです。

 

 

 

 

 

 

地球が太陽との距離を保ちながら回転しているのは、この仕組みと同じだからだったのです。

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カーナビなどの宇宙技術 | 普段の生活で使われているものの仕組み

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普段何気に生活している中で、宇宙開発の為に考えられた技術が使われているものがたくさんあります。



①カーナビ

カーナビ(正式にはカーナビゲーションシステム)は、車に取り付けたアンテナで宇宙の衛星からの信号をキャッチする事で、現在の車の位置を地図上に映してくれるシステムです。

このカーナビは、アメリカが軍事目的で開発したものを転用したものです。

カーナビが常に現在地を表示できるのはGPS(全地球測位システム)と呼ばれる人工衛星からの信号を受信し続けている為なのです。

地球上空2万1000kmを24個の衛星が6つの軌道上を周回しています。

この衛星からは極めて正確な時計情報が送信されており、到着するまでの時間差を計算することで現在地を算出する仕組みです。

②天気予報

カーナビと同様に、衛星からの情報を利用しているのが天気予報です。

気象衛星によって雲の動きを観測し、そのデータで毎日の天気を予測しています。

③断熱シート

スペースシャトルで使用されている断熱材がレーシングカーにも応用されています。

初めはストックカー(市販の車のエンジンを改造した競技用自動車)に使われたのですが、徐々に他のスピードレースカーにも使われるようになりました。

スピードレースカーには熱くなる個所が多数あり、コックピット内は摂氏60~71度にもなります。

そのため、ドライバーに火膨れができることさえあったそうです。

ストックカーのチャンピオンがケネディ宇宙センターを見学したのがきっかけとなり、スペースシャトルの断熱材をストックカーの熱を防ぐために使用することになりました。

その結果、コックピット内の温度は摂氏32~43度に改善され、温度環境が改善されたストックカーは好成績をあげたのです。

現在では多くのレースカーに使用されています。

④ハセップ

食品の中でバターやチーズなどの乳製品にたまに見受けられるのが、「ハセップ(HACCP)」というマークが付いた製品です。

このハセップとは、アメリカのNASAで考えられた食品の安全管理の方法のことであり、宇宙飛行士が宇宙で食事をした際に食中毒にかからないように、食品が完成するまでの過程を厳しく管理して、食品の安全性を高める方法です。

つまり、ハセップのマークが付いた食品は、宇宙食と同様に、厳しい安全管理のもとでつくられたものと言えます。

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【UV対策】紫外線とは | オゾンによって守られている地球

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紫外線ってよく耳にする言葉ですよね。

夏に紫外線を長時間あびると肌が焼けてしまい良くないと言われています。

では、その紫外線とはどんなものなのでしょうか。



紫外線とは

太陽の光には虹色のように赤から紫までの様々な色の光が含まれています。

さらに、人間の目で見える光以外にも、人間の目では見えない光が地球に届いています。

紫外線(Ultra Violet 略してUV)は、見えない光の一種です。

高いエネルギーを持つ為、皮膚に当たると日焼けをしますが、ひどい場合には皮膚がんの原因になることもあります。

紫外線は、可視光線(目に見える光線)よりも波長が短く、またX線より長い電磁波であり、地球の表面に届く太陽光線全体の中の約6%ほどと言われています。

赤外線が熱的な作用を及ぼすことが多いのに対して、紫外線は殺菌作用や日焼けなどの化学変化の作用が大きいのが特徴です。

このため「化学線」とも呼ばれており、紫外線は1801年に、ドイツの物理学者のリッターによって発見されました。

紫外線から地球を守るオゾン層

太古の地球には、太陽からの有害な紫外線がそのまま降り注いでいました。

やがて、最初の生物が海で誕生しましたが、紫外線が降り注ぐ危険な地上には住む事ができませんでした。

やがて、植物が光合成によって生み出した酸素が大気の中に含まれるようになると、地上の環境が変化したのです。

大気に含まれる酸素に紫外線が当たると、オゾンという物質ができます。

そしてオゾンは、地上15~30kmの高さに層となって地球をおおうようになりました。

これがオゾン層です。

このオゾン層が、太陽から届く有害な紫外線を吸収してくれるようになったおかげで、約4億年前に生物が陸に上がってくることができたと言われています。

オゾン層とは

オゾンは酸素原子3個からなる気体です。

大気中のオゾンは成層圏(約10~30km上空)に約90%存在しており、このオゾンの多い層を一般的に オゾン層といいます。

成層圏オゾンは、太陽からの紫外線を吸収し守るだけでなく、紫外線を吸収するため成層圏の大気を暖める効果があり、地球の気候の形成にも大きく関わっているのです。

上空に存在するオゾンを地上に集めて0℃に換算すると約3ミリメートル程度の厚さにしかなりません。

このように少ない量のオゾンが有害な紫外線を防いでくれているのです。

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【分かりやすく説明】オーロラのしくみ ~太陽とオーロラの関係~

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オーロラと言えば極地で夜空に見られるとても綺麗で神秘的な発光現象ですね。

なぜそんなオーロラが夜空に見られるのでしょうか。

ここでは、オーロラの仕組みについてお伝えします。



オーロラは太陽からの「太陽風」により起こる現象

地球には太陽からの光や熱だけでなく、太陽風も降り注がれています。

太陽風とは、プラズマ状の電気を帯びた小さな粒が、太陽の表面の爆発によって放出される風の事であり、不定期に起こります。

太陽風の規模によって異なりますが、太陽から放出されたエネルギーは2~3日で地球に届きます。

地球には磁場があり、その壁によって、宇宙空間を漂う宇宙線や放射線から守られていますが、太陽風に含まれているプラズマ粒子は磁場の隙間をかいくぐり、地球磁気圏に突入してきます。

プラズマ粒子は、太陽の反対側の夜にあたる磁場の隙間から多く進入する為、極地の夜空に見られるのです。

地球の磁力線は、地球に対してほぼ垂直になっていますので、北極や南極地方からプラズマ粒子が地球に侵入するというわけです。

ですから、日本の上空など地球の側面からは入ってくることができません。

日本でオーロラを見る事が出来ないのは、磁場がある為です。

このようにして地球に入ってきた太陽風の粒が、オーロラを発生させることになるのです。

北極や南極地方から入ってきた太陽風の粒が、地球から100~400kmのところで酸素原子や窒素分子などと衝突すると、光を放出します。

これがオーロラのもとなのです。

太陽風のプラズマ粒子は、連続して地球の分子と衝突を繰り返し、カーテンのような様々な形を夜空に美しく描き出すことになるのです。

オーロラは北極と南極地方のみ見られる

オーロラを発生させるもととなる太陽風の粒は、地球の北極や南極地方からしか地球に入ってくることができないので、オーロラは北極や南極地方だけの現象となるのです。

太陽の爆発の活動が活発になると太陽風も強くなる為、地球にたくさんの太陽風が吹き付けられます。

その為、オーロラも発生しやすくなるというわけなのです。

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