2006/10/24
環境雑学まぐ ☆☆ 重力と真空 ☆☆
こんにちは！ 本メルマガをお読みいただき、誠にありがとうございます。 「環境雑学まぐ」は環境関連をはじめ、身近な技術全般の情報を発信し、 その技術を掘り下げ、疑問点などを求めていくマガジンです。 初めてご購読の方 この雑学から何かお役に立てればと思っております。 これから、どうぞよろしくお願いします。 それでは本日のテーマです。 ∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ 本日のテーマは ☆☆☆ 重力と真空 ☆☆☆ です。 ∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ 重力は誰もが体感しているのは当然ですが、真空状態下の体験はなかなか できないのが普通です。エベレストの最高峰に立ってはじめて通常の気圧の 1/3程度までは体感できますが・・・。 これが真空状態と言えるのかは後述します。 また、重力と気圧と真空の関係もあまり意識されていません。 しかし、これらの要素は宇宙との関わりとともに近代科学の発展、特に物理 学に多大な進歩をもたらす要因作りとなり、われわれの生活とも大いに密着 しています。 現在では多くの分野でこれらの要素に関する機器、装置、測定器、製造技術 が継続的に改善改良され進歩し続けています。 天気予報をはじめロケットや飛行機など、電子部品関連の超先端技術分野、 食品やバイオにおける製造方法など、現在の暮らしを便利で快適なものにし た基本概念ともいえます。 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 近代物理学は17世紀のニュートン力学から始まり、これを土台にして、19世 紀までに熱力学、電磁気学がほぼ確立しました。 20世紀になると、相対性理論、量子論、統計力学の基礎が完成し、これらを 応用して、様々な自然現象が20世紀後半に解明されています。 特に、欧州のなかでもドイツとイギリス、フランスでは科学者たちがこれらに 関連する現象として様々な理論や法則を確立しています。 著名な先駆者では17〜18世紀のトリチェリやパスカル、ニュートンが基礎理 論を既に構築していました。 ● それでは、真空とは一体どのような状態を指すのでしょうか？ 「物質のない空間。人工的には1気圧の約1.0×10のマイナス16乗以上の ものは得られないが、実際には大気よりも圧力の低い空間をも真空と呼ぶ」 とあります。（岩波書店の広辞苑第五版） また、「物質、特に空気が全く存在しない状態」（三省堂の実用新国語辞典） ともありました。 「真空」とは単に気圧が低く空気が少ないだけなのか、それとも物質が無い 状態なのか、ということになります。 真空の定義がこの上述2つの回答では、ズレがあります。 しかし、真空とは大気圧以下であれば真空であり、空気が全く皆無の状態で は区別する意味で「絶対真空」と呼ぶとも書かれた文献もあります。 ですから、「真空」という言葉の曖昧さはどうでも良いのかもしれません。 それでは、宇宙は果たして真空なのだろうか？確かに真空ではあるが、物質 がないという意味の真空ではなく気圧がごく低いという意味の真空です。 同一重力の働く、絶対真空の領域では、 軽い羽と石ころを同時に自然落下させても、等加速度運動をして同一距離だ け同時間で落下することになります。 ●次に、気圧に関しては、気圧と密接に関連している乗り物である飛行機 を一例に取り上げます。 まず、飛行機の位置です。 飛行高度も気圧から測定されています。飛行機のいる場所の外気圧（静圧） を計り、それを高度に直しています。 空気は一様ではありませんが、他の飛行機もこの方式の高度計を使ってい れば空中で衝突することはありません。 高度計が10000mを示していて、実際の高度が9500mとしても、他の飛行機 も同じ原理で飛んでいますので、高度計で10000mを避けていれば空中衝突 することは無いというわけです。 当然、低気圧や高気圧による補正は行っています。高度計の補正をしないで 飛んだ場合は高気圧の日には、より高い高度を飛行し、低気圧の日には、 より低い高度を飛んでしまいます。 ジェット旅客機は離陸後少しずつ高度を上げ、高度約10000mを音速に近い 時速約950kmで飛行します。 機内は気圧を調節する装置（与圧装置）とエアコンにより地上に近い環境を 人工的に作り出していますが、地上と全く同じ環境ではありません。 水平飛行中の高度における機内気圧は約0.8気圧程度で、標高約2,000mと 同じ環境です。 酸素の割合は気圧に比例しますので、機内酸素分圧も地上の約80％になり ます。 気圧変化は航空機の離陸後の上昇および着陸前の下降の各々15〜30分間 に起こります。 気温はエアコンにより摂氏24度前後で一定に保たれます。 湿度は飛行時間が長くなると機内湿度は低下し、長時間のフライトでは湿度 は20％以下となります。 振動は離着陸時や気流の不安定な場所を通過したときに起こります。 33000フィート→約10000mではまとめますと、 機外 気圧 0.25気圧 温度 -40〜-55℃ 湿度 0％ 機内 気圧 0.8気圧 温度 24℃ 湿度 10〜20％ 機内では気圧はやや低めですが最適環境に維持されています。 飛行機に乗っている時も、エレベスト山頂に到達しても、富士山の五合目に 居る場合でも真空を体験しているといえます。あいまいですが・・・・・。 ●重力はこの気圧とあいまって物理学の基礎を形成しています。飛行物体 いや運動物体全ての基本原理と技術の基点です。 ここでは詳述は避けます。 真空という現象と領域を作り出すことで電子やX線が発見されています。 食品の保存、熱の保存、LED、電子部品の加工、製造など幅広い産業分野 で真空技術が多く利用されています。 とくに、超LSIに代表される先端のエレクトロニクス産業において、真空技術 は不可欠です。 /////////////////////////////////////////////////////////////// ♪♪ ちょっと一休み ♪♪ // 美肌作りの時間帯は？ // 午後１０時から午前２時の間で美肌が形成されるそうです。 この時間帯に自律神経によって新しい細胞がどんどんつくり出されるので す。 眠っている間は、心臓の働きはゆっくりとなり、皮膚の毛細血管が開かれま す。 すると、血液は十分に運ばれるので、細胞は栄養を与えられて新陳代謝が 盛んになるのです。血液循環が悪く、栄養不足でも皮膚は衰え、シワができ やすくなるということです。 やっぱり、夜更かしは敵 ! ! ! ちょっと余談になりますが、今、話題になっているコラーゲンにも言及します。 コラーゲンは人間・動物に存在するタンパク質で、皮膚・筋肉・骨など体の構 成要素の一部です。 皮膚のコラーゲンの弾力性は年齢とともに弱くなっていき、笑ったときなど、 毎日同じ場所にシワができると、その部分のコラーゲン繊維が弱くなり、弾力 性を失い、シワになってしまうのです。 コラーゲンのサプリメントが色々と発売されていますが、やはり食事から摂取 するのが一番でしょう。コラーゲンが多く含まれている食物は、骨や軟骨、 腱、皮、内臓などです。 スペアリブや鶏の手羽先、豚肉、鶏ガラ、特に骨太のヒラメやカレイ、豚骨ス ープ、フカヒレ、また変わったところではスッポン鍋などに豊富に含まれてい ます。 コラーゲンは、熱を加えると溶ける性質を持っています。時間をかけて煮込み ますと、煮汁にどんどん溶け出していきます。 （溶け出した成分をゼラチンといいます） ゼラチンを摂取することで身長を伸ばすことができます。 ゼラチンは成長期の方より、成長期を過ぎた方に特に効果を発揮します。 年を取っていくと、重力による負荷で椎間板のあいだにあるクッションが磨り 減っていきます。 ゼラチンの成分であるコラーゲンがクッションを復活させるため身長が伸びる というわけです。 注意したいのは、同じゼリーといわれるお菓子でもゼラチンと寒天は別です。 寒天 ： 植物性 ノ-カロリー 栄養がない ゼラチン ： 動物性 タンパク質 カロリーがある 栄養がある という正反対の特徴があります。 また、コラーゲンをとるとき、ビタミンCと一緒にとるとさらにパワーアップした 効果が得られます。 コラーゲンは消化・分解されて、アミノ酸のかたちで吸収されます。 このアミノ酸を材料にして、からだのコラーゲンが組み立てられますが、まず 初めに未熟なコラーゲンをつくり、それが成熟したコラーゲンになる過程があ ります。 ビタミンCは、未熟なコラーゲンから成熟したコラーゲンがつくられるときに、 その合成を橋渡しする働きがあります。 ビタミンCが不足すると、この合成がうまくいかなくなります。 コラーゲンとビタミンCの相乗効果で食卓を演出するのが美肌や椎間板には 効果があるというわけです。 参考資料 「徹底！コラーゲン」 /////////////////////////////////////////////////////////////// ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ♪♪ 放談 ♪♪ // 絶望的な状態では // 1933年、ヒトラーが権力を握った直後に、人種法が公布されると国外へ脱出 計画する科学者が多くいた。 ナチスに迎合的な一部の科学者は、ユダヤ人の手によるとの理由だけで量 子力学や相対論をも否定する態度（「アーリア物理学」）に出た。 このことから、亡命の道を選ぶ科学者の数が加速された。 当然、ドイツ科学の伝統と自由を擁護し、ナチスと一線を画する態度を表明し た科学者もいた。 戦時下におけるナチスによる財産・貴重品の没収の検閲からのがれるため に、マックス・フォン・ラウエ、ニールス・ボーア、ジェームズ・フランクらはノー ベル賞の金メダルや貴重品、お金についていかに保管するかを検討した。 その結果、 絶望的な状態では、絶望的な方法が必要だとの意見で一致した。 それは、ノーベル賞でもらった金メダルを王水でとかし、ジャーにいれて保管 しておき、終戦後に回収してノーベル財団に鋳造を依頼して、ノーベル賞記 念メダルに復元したということだ。 また、ある科学者はお金で白金線を買い、コートハンガーを作って敵国の税 関を通過し、国外持ち出ししている。 「ひらめきの瞬間」 ウォルター・グラッドザー 著 より一部抜粋 ≪-----！！！！！ 一言コメント ！！！！！-----≫ 社会情勢に臨機応変に対応する能力や、科学者としての知見をいかに利用 するかが浮き彫りにされている。 絶望的な境地になった場合の打開策は、常識的な対処ではなかなかブレー クスルーできないということでしょうか? ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 無重力は常識破壊や超常現象を引き起こします。無重力下での様々な実験 が打ち上げロケットにより宇宙空間で行われています。 ものの重さがなくなる無重力下では比重の影響が無くなるので、油は水の中 に均一に分散します。 また、地上では暖められて軽くなった空気は上昇し、冷えた空気は下降する という空気の「対流」が起こりますが、無重力状態ではそれがなくなります。 従って、ロウソクに火をつけても対流がないため炎は球形になり、すぐに消え てしまいます。 空気はあっても芯の周囲に空気が入り込まないため消えます。 「空気がなければ重力は働かない。真空室のなかでは無重力状態が得られ る」というのは偽です。宇宙船のなかでは空気はありますが無重力です。 重力がなければ気圧はゼロで、絶対真空でも気圧はゼロということになりま す。 宇宙船の扉をもし開放すれば宇宙での空気はごく少ないため一気に宇宙船 内の空気は拡散放出してしまいます。 宇宙服を着ないで宇宙に出たら、人間の体はどうなるでしょう? 宇宙空間がほぼ真空であるため、体液・血液が沸騰し、体のいろいろな器官 の機能が停止して死んでしまいます。 気圧は、様々な機械や装置設計において非常に重要な考慮要因となってい ます。 工業計器の圧力にはゲージ圧と絶対圧があり、1気圧(一般には大気圧)は ゲージ圧ではゼロで、絶対圧では1気圧です。真空の度合いはゲージ圧では マイナスとなります。 工業的には通常の圧力計はゲージ圧を示します。つまり、圧力計がゼロを指 していれば圧力がゼロではなくて、1気圧あるのです。圧力計の指示部が大 気条件とバランスしてゼロを示しているだけです。 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 ┏━━━━━━━━▼▽▼ＳＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ▼▽▼━━━━━━━━┓ 最近、各自治体でレジ袋やごみ収集袋の有料化が話題となっています。 買物はレジ袋でなくて、買物かごを持参した場合、CO2削減量は、 レジ袋をすべて高密度ポリエチレン製レジ袋とします。 高密度ポリエチレン製レジ袋の標準サイズCO2排出係数は、 0.0281kgC/袋（プラスチック処理促進協会資料）です。 週に3回買い物に行き、一回につき1袋使用すると、CO2排出量は 0.0281kgC/袋×3袋/週×52週/年≒4.38kgC/年 →4.38×44/12 ≒１人あたり年間 16.1kg(CO2) （炭素C から二酸化炭素CO2 への換算係数44/12=3.67 をかけていま す。） 買物に行く人は家庭の主婦だけとは限りませんので、買物人口を1000万人 と仮定します。 この場合、16.1kg(CO2)/年・人×1000万人=16万1千トンCO2/年の削減で す。 人数が多くなるほどCO2排出量は比例して大きくなることから、国民一人あ たりからの発生CO2をゼロとする効果は非常に大きいといえます。 本日もありがとうございました。 本メールマガジンについてのご意見・ご感想・ご質問などがありましたら、 どんな些細なことでも結構ですので、是非、お寄せ下さい。 --------------------------------------------------------------- ◆ 環境雑学まぐ 発行元 ： （有） チオテック 編集長 ： 山之内真吾 メール ： faagh930@dsk.zaq.ne.jp Web ： http://www.hpmix.com/home/tsunesannew/ 発行システム：『まぐまぐ！』 http://www.mag2.com/ 配信登録・中止はこちら http://www.mag2.com/m/0000171052.html ■ 当メールマガジンの転送はご自由です。 是非、ご友人やお知り合いの方にお薦めください。 ---------------------------------------------------------------
