オーロラに虹に冷光…美しくもどこかまがまがしい異質な光

オーロラに虹に冷光…美しくもどこかまがまがしい異質な光

自然界光種類

「光」というと、太陽の光にのみ頼っているような印象を受けますが、蛍光灯や電球に電気を通す事で光を得ることが出来たりと、人工的に光を手に入れることも可能です。

太陽光以外の、この世に存在する異質な光を調査しました。幻想的で美しいモノから至近距離で目視したら生命の危機がある危険な光まで、光に対する印象が変わります。

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「虹(にじ)」

自然界光種類

「虹」という光が発生する仕組み
  • 虹が発生する原因は、「太陽光が、大気中にただよっている水滴に当たって屈折することで、太陽光がそれぞれの色に分解されるため」
  • 太陽光は白い光のようにしか見えないが、実は「紫外線」「赤外線」「光の波長が420nmだと紫色」「光の波長が530nmだと緑色」「光の波長が580nmだと黄色」「光の波長が620nmだと橙色」「光の波長が700nmだと赤色」といった色々な種類と色の光が含まれている
  • 「大気中に多量の水滴が漂っていて、その場所に太陽光が当たる」という状況ならば虹が確認されるため、「雨上がりで大量の水滴が大気中に漂い、そこへ太陽がのぞいている」「ホースや如雨露で水をまく」といった状況で虹が発生する

虹の根本が発見・撮影された。

自然界光種類

超レアなタイプの虹「月虹(げっこう)」

月虹は、太陽の光ではなく、月の光が大気中の水滴によって分解されて見える光です。

昼間の虹と同じ原理で発生するものの、月虹は白色に見えます。



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月虹がよく観察されるハワイのマウイ島では、月虹を見た者は「幸せが訪れる」「先祖の霊が橋を渡り祝福を与えに訪れる」と言い伝えられています。




「彩雲(さいうん)」

太陽の近くを雲が通りかかり、日光が雲の中の水滴によって回折されるために、雲が赤や緑に染まって見える自然現象です。

「自力で発光する生き物」

自然界光種類

「ルシフェラーゼ」によって発光する生物
  • 「ホタル」や「ホタルイカ」「ヤコウチュウ」などが代表的
  • その生物が発光する理由は「敵をおどろかせて、その隙に逃げるため」「食べても不味いことを伝えるための警告色」など、諸説がある
  • 発光する組みは、「ルシフェリン(ルシフェラーゼの酸化作用を受けて発光する物質の総称)」が、酵素「ルシフェラーゼ」の作用によって励起状態となり、そこから基底状態へ戻る際に光を放つ、というもの

生物の発光は、電気を使った電灯発光よりもはるかに効率が良く、エネルギーの大部分が光に変換され、熱のような無駄なものへ変換されるところが少ないです。

通電中の蛍光灯などに手で触れてみると、かなりの熱を帯びていて、電気が光とは別の熱へと変換され、電気の大部分が無駄になっていることが分かります。



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熱をほとんど出さない光のため、「冷光」と呼ばれます。

ヤコウタケ

自然界光種類

ヤコウタケは、キノコの一種。

子実体1つあたりの寿命は3日程度と短命でも、世界の中の発光性キノコの中では、このヤコウタケがもっとも光が強い、と評価されることが多いようです。

ヤコウタケが発光する仕組みは、多くのキノコがもつヒスピジンという物質と、光るタイプのキノコだけがもつ酵素が反応して発光しています。

これら以外にも、チョウチンアンコウや、光が届かない深海に棲む海洋生物など、自力で発光する生き物は多いです。



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「オーロラ」

自然界光種類

「オーロラ」という光が発生する仕組み
  1. 太陽から「太陽風(主に電子や陽子などの荷電粒子によって構成されている)」が発生する↓
  2. 太陽風が地球へ到達する↓
  3. 太陽風と、地球がまとっている磁場が相互作用して、太陽風が地球の極地(南極や北極のような高緯度の地方)へと運ばれる↓
  4. 地球の極地には「磁場の窓(太陽風中の電子を通す、すき間)」があるので、そこから太陽風が地球の大気中へと入ってくる↓
  5. 太陽風の荷電粒子と、地球の大気中にある原子が衝突して、発光する(この発光現象が「オーロラ」)

オーロラは極めて美しい自然の発光現象で、「極光(きょっこう)」というかっこいい和名が付いています。

オーロラの発生条件は、「その時の空の明るさ」「太陽風に含まれる荷電粒子の量」などが複雑にからみあうため、たまにしか見ることができません。




「チェレンコフ光」

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「チェレンコフ光」という光が発生する仕組み
  • 「水」のような物体中を、荷電粒子が移動するとき、その移動速度が「物体中を光が進む速度」を上回った際に発生する光が「チェレンコフ光」
  • 「チェレンコフ光」の代表例は、原子力施設の核燃料が入ったプールで確認される青い光
  • 水中では光が進む速度がわりと遅く、核燃料から発生した中性子のような高エネルギー粒子が物質の原子核と衝突して原子核がはじき飛ばされた際、その原子核のスピードが水中の光の速度を超えやすいので、原子力施設の核燃料プール内でチェレンコフ光が観測されやすい

「チェレンコフ光」以外にも、核物質が臨界反応を起こした際には周囲の空間が青い光に包まれることがあります。

これはチェレンコフ光とは別物の光で、臨界反応中の核物質から放たれるγ線・X線などの強いエネルギーをもった放射線・電磁波が、周囲の空気を電離させることで青いスペクトル光が発生する、というものです。





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