【物理に関すること】

なんで水はコップにいれるととうめいなのに、ふろやプール・海は青色なんですか?(3年 Sさん)

【かいとう】

水は、光をよく通すからとうめいに見えるけど、じつは少しだけ青色なんだよ。

だから、コップの水くらいのりょうだととうめいに見えるけど、水のりょうがふえてくると青色が強くなって、青く見えるんだよ。

 

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【かいせつ】
〇色が見えるりゆう
みんながいろんな物を見ることができるのは、物が光を反しゃ(はねかえすこと)しているからなんだ。
たいようや、ライトの光にはいろんな色がふくまれていて、ぜんぶの色の光がまざると、白い光になるよ。
だから、ぜんぶの色の光をはねかえす物は白く見えて、ぜんぶの色の光をきゅうしゅうしてしまう物は黒く見えるよ。
ぜんぶの光を、反しゃも、きゅうしゅうもせずに通してしまう物は、とうめいになるんだ。

じゃあ、赤色の光だけをきゅうしゅうする物はどう見えるだろう?
赤色の光をだけをきゅうしゅうすると、青色~緑色に見えるよ。
色には、「反対の色」があるんだ。一番下の図で、円の反対がわの色同士が、反対の色ということになるよ。
そして人間の目は、よくきゅうしゅうする色の光の「反対の色」が見えるように感じるんだ。
「反対の色」のことを、「補色(ほしょく)」というよ。

〇おふろや海が青い理由
水は、ぜんぶの色の光をよくとおして、あまりはんしゃもきゅうしゅうもしないから、コップくらいのりょうの水だととうめいに見えるよ。
だけど水も、少しずつ光をきゅうしゅうしているんだよ。だからふかい海のそこは、まっくらだよね。

そして水は、青色の光にくらべると、青色いがいの光をよくきゅうしゅうして、とくに赤色・オレンジ色の光をよくきゅうしゅうするんだ。
そして、赤色・オレンジ色の補色は、青色~青緑色だから、水は少しだけ青色・青緑色に見えることになる。
だからコップに入れた水でも、じつは少し青色になっていて、おふろとか海とかみたいに、水のりょうがふえてくると、青さが強くなって、青色に見えるんだね。

〇青色じゃない水の色
同じ水でも、海の色・プールの色・みずうみの色・おふろの色、みんなちがうよね。
はいいろの海や、みどり色のみずうみなんかもあるよね。
水のりょうがふえても、水は光をよくとおすから、深いそこの色や、水の中にある物の色によって、水の色がちがってくるみたいだよ。
海の水の色は、海の中のプランクトンのりょうによって、だいぶ色がかわるみたいで、プランクトンが多いと黒っぽくなって、少ないときれいな青色になるらしいよ。
プールは、そこを水色にぬっているところが多いよね。

あと、水が、かがみのようになって、赤とかみどりの光もうつることもあるよね。
たしかに、こんなふうに、水にけしきが写る時があるよね。
じつは、光は、空気から水に入る角どによって、全部反しゃされる時があるんだ。
全部反しゃされると、赤い光もみどりの光も反しゃするから、かがみのようになって水にうつって見えるよ。

〇色や光について、もう少しくわしくせつめいすると・・・
・「補色」について
この動画を見てみて。人の目には補色が見えるということがわかるよ。ふしぎだね。

・黒と白
全部の色の光を反しゃしないできゅうしゅうしてしまうとまっ黒に、全部の色の光を反しゃすると白色に見えると書いたよね。
黒い服をきると、白い服よりあつくない?
夏は白い服を、冬は黒っぽい服をきる人が多いでしょ?
黒い服は光をよくきゅうしゅうするからあつくなって、白い服は光をよく反しゃするからすずしくなるよ。

・目に見えない光のなかま
「し外線」とか、「赤外線」とか「X線」って聞いたことない?
これらは全部、目には見えないけど、光のなかまと言っていいんだ。
X線は、物にきゅうしゅうされずに、通りぬける力が強いから、病院でレントゲン写真なんかに使われているね。

「電じ波」ってことばもきいたことないかな?
じつは、目に見える光も、「赤外線」「し外線」「X線」「電波」も、全部「電じ波」なんだ。
「電じ波」は、光と同じスピード(1秒に30万キロ)で進めるよ。

色々せつめいしちゃったけど、まだまだいっぱいふしぎなことがあるよ。
「光は何できゅうしゅうされるのか?」「何できゅうしゅうされる色の光と、きゅうしゅうされない色の光があるのか?」「きゅうしゅうされた光はどうなるのか?」とか。
中学や高校になると、こういうことをもっと勉強するから、楽しみにしていてね!


なぜ、くうきは見えないのか?(3年 Kさん)

【かいとう】

空気は、そのほとんど(99パーセント)が、さんそ・ちっそでできているんだけど、さんそ・ちっそには色がついていないから見えないよ。

空気の中には、ほかにも二さんか炭そ・ネオン・オゾンといった気体がまじっていて、オゾンはうすい青色をしているんだけど、りょうがとても少ないから空気に色をつけるほどにはならないんだ。

 

だから、空気は見えないんだね。

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【かいせつ】
〇空気はぜんぶの色の光を通す
物が見えるりゆうは、物が光を反しゃしているからだよ。
これは、「なんで水はコップにいれるととうめいなのに、ふろやプール・海は青色なんですか?」でくわしく書いたから見てみてね。
ちっそとかさんそは、目に見える光をきゅうしゅうせず、ぜんぶの色の光をとおしてしまうから、目に見えないんだね。

「水は空気と同じように、ほとんどとうめいだけど見えるぞ!」って思ったかな?
だけどこれも、水を水の外から見ているから、水がゆれたりして光をはんしゃするのが見えているんだよ。水の中に入ってみたら、水が見えるとは感じないよね。

〇空の色
「空気は見えないのに、空には色がついているぞ!」っていうぎもんもあるよね。
空気は、ぜんぶの色の光をとおしてしまうんだけど、青色の光については「散乱(さんらん)」と言って、あちこちに進ませてしまうんだ。 こうして、空気が青色以外の光をとおして、青色の光だけ空気の中に「散乱」してばらばらとちらばっているから、空が青く見えるみたい。

朝・夕方の空が赤く見えるのは、朝や夕方には、太陽の光が空気にななめに進入してきて、光が空気の中を通るきょりが長いから、青い光が「散乱」しきってあちこちにとんでいって見えなくなって、「散乱」しなかった赤色が強く見えるからみたいだよ。
下の図を見てみて。「散乱」が起きるのは地球のまわりの空気の上の方(青〇がついたところ)。青〇のあたりで青い光が散乱すると、昼は地面までのきょりが短いから青い光もとどくんだけど、あさやけ・ゆうやけのころは青〇から地面までのきょりが長いからとどかないんだって。

〇空気の色は見えないように、目ができているのかも・・?
空気の色が見えないのは、目に見える光をぜんぶとおしてしまうからだよ。
だけど、「人の目には見えない光を感じとることで、空気の色を見ることができるきかい」を作ることはできるんだ。
そうだとしたら、長い生き物の進化の中で、「空気を見ることができる目」になってもよさそうなんだけど、そうはならなかった。

これは、「生き物は空気を見る必ようがなかった。ぎゃくに、見ない方が良かった」からかもしれないね。
「空気が見えないのは、人は、空気を見る必ようがなくて、空気が見えるように進化しなかったから」と言うこともできるかもしれないね。


ちきゅうはまるいのになぜひとやいえはおちないの?(1年 Yさん)

【かいとう】

ボールの上にものをおくことはできるけど、ボールのよこや下のほうにものをおこうとしても、おちちゃうだけだよね。

ちきゅうもまるいボールのようなものなのに、下にいる人がおちないのはふしぎだよね!

 

すべてのものには「引力(いんりょく)」といって、ほかのものをひっぱる力があるんだよ。

そして引力は、ものがおもくなればなるほど、つよくなるんだ。

ちきゅうはとっても大きくておもくて、すごい引力があるから、ちきゅうの上の方の人も下の方の人も、みんなちきゅうのまん中の方にひっぱられるんだ。

だから、みんなおちずにちきゅうの上にいられるんだね。

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【かいせつ】
〇ちきゅうの引力
ちきゅうのおもさは、だいたい6000000000000000000000000キロ(0が24こ。6じょキロ)みたい。
大きすぎて、どのくらいおもいのか、もうわからないね。
これだけおもいから、みんなちきゅうからはなれずにひっぱられるんだよ。

あと、月がちきゅうのまわりをまわっているのはしってるかな?
これも、ちきゅうの引力があるからなんだよ。
月がまっすぐうごいてしまったら、ちきゅうからどんどんはなれてしまうよね。
でも、ちきゅうが月をひっぱっているから、月はまっすぐうごいてとんでいかずに、ちきゅうのまわりをまわっているんだね。

ちきゅうは、うちゅうのなかで、ういてるのはしってるかな。
じつは、うちゅうの中では、上も下もないんだ。
ちきゅうにいると、ちきゅうが引力でものをまん中の方にひっぱっているよね。
だから、ちきゅうのどこにいても、ちきゅうのまん中の方、つまりじめんの方が「下」ということになるんだね。

〇たいようの引力
ちきゅうが、たいようのまわりを回っているのはしってるかな?これも、たいようの引力のせいなんだよ!
ちきゅうが月をひっぱっているのとおなじように、たいようはちきゅうをひっぱっているから、ちきゅうはまっすぐにとんでいかずに、たいようのまわりをまわっているんだね。
ちきゅういがいの、たいようのまわりをまわっているわくせいも、おなじようにたいようの引力があるから、まわっていられるんだよ。

〇月の引力
人が月にいったことがあるのはしってるかな?
月も大きいから引力があって、月の上を人があるいているどうがもあるよ。
でも月は、ちきゅうにくらべるとだいぶ小さいくて、かるいから、引力も小さいんだ。
だから、月の上では、水の中のように、フワフワしたかんじであるいているよ。

あと、うみには、「まんちょう・かんちょう」とか「しおの、みちひき」というのがあるのは知ってる?
1日のうちでも、うみの水のたかさは、なんメートルか上がったり下がったりしているんだ。
うみにいったら、水めんにちかい、いわのあたりを見てごらん。
かいがらがいっぱいついてたり、うみからはなれているのに水がたまったりしているところがあるよ。
うみの水のたかさが、上がったり下がったりするから、こういうことがおきるんだね。
こんなふうに、うみの水のたかさが上がるのは、月の引力が、月にちかいうみの水をひっぱっているからなんだよ。

〇うちゅうは、むじゅうりょくじゃないの??
引力は、こんなふうにすごい力なんだ。
だけど、ものとのきょりがとおくなると、引力はどんどんよわくなっちゃう。だから、ちきゅうからだいぶはなれてしまってうちゅうに出ると、ほとんどちきゅうの引力はわからなくなってしまうんだ。
だから、うちゅうせんの中にいる人は、フワフワうかんでいられて、「むじゅうりょく(引力がなくて、下におちない)」と言われたりもするよ。
だけど、ほんとうは、すこしは引力があるから、かんぜんな「むじゅうりょく」ということはないよ。

〇なんで引力があるのか?
じゃあ、なんで引力なんてものがあるのか?これはまだよくわかっていないんだ。
かがくしゃの中には、「重力子(じゅうりょくし)」というものがあって、ほかのものを引っぱる力になるんじゃないかとかんがえている人もいるよ。

なんで引力があるのかのナゾをときあかすことができたら、きっとノーベルしょうをもらうだろうといわれているよ。
きみも、引力のナゾにチャレンジしてみてはどうだろう!?