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2014年01月23日

電気






電気

電気(でんき、英: Electricity)とは、電荷の移動や相互作用によって発生するさまざまな物理現象の総称である。それには、雷、静電気といった容易に認識可能な現象も数多くあるが、電磁場や電磁誘導といったあまり日常的になじみのない概念も含まれる。

夜の稲妻
雷は最も劇的な電気現象の一つである。

電気に関する現象は古くから研究されてきたが、科学としての進歩が見られるのは17世紀および18世紀になってからである。しかし電気を実用化できたのはさらに後のことで、産業や日常生活で使われるようになったのは19世紀後半だった。その後急速な電気テクノロジーの発展により、産業や社会が大きく変化することになった。電気のエネルギー源としての並外れた多才さにより、交通機関の動力源、空気調和、照明、などほとんど無制限の用途が生まれた。商用電源は現代産業社会の根幹であり、今後も当分の間はその位置に留まると見られている[1]。また、多様な特性から電気通信、コンピュータなどが開発され、広く普及している。

物理学における電気

電子や陽子などの素粒子固有の性質に由来する。古代より、摩擦した琥珀(こはく)に物が吸い寄せられるなどの電気現象が知られており、物質にはこのような性質を持つものと持たないものがあるということがわかっていた。

近代になって物理学が発展すると、これらの現象(電気)は、定量化することができ、また保存されるということがわかった。電気の現象を研究する物理学の分野は電磁気学と呼ばれている。電気が多量にあると思われる場合や逆に少量しかない場合に応じて、物が吸い寄せられるなどの電気現象にその程度の相違が観察されたり、雷の火花の大きさの程度により、電気にも水量と同様にその嵩があるとして、電気の嵩の多少を示す量として電気の量、即ち「電気量」というものが考えられている。これに対して「電荷」とは「電気量」の多少を特に問わずに電気が存在しさえすれば足りる時に「電荷」があるなどといい、「電気量」とは少し、視点が異なり、電荷量とは言わないことが多い。

電気は正と負の二種類がある。正と正または負と負に帯電した物体同士は反発し合い、正と負に帯電した物体同士は引き合う。その引力あるいは斥力の強さはクーロンの法則により計算することができる。また、これにより「電気量」の単位を決めることもできる。

電気エネルギーは他の様々なエネルギーに変換でき、また逆に他のエネルギーから電気エネルギーにも変換できる。

→ 運動エネルギー : 電動機
← 運動エネルギー : 発電機、風力発電、水力発電
→ 化学エネルギー : 電気分解、電気精錬
← 化学エネルギー : 電池
→ 熱エネルギー : 電熱器、電磁調理器
← 熱エネルギー : 火力発電、原子力発電、太陽熱発電、海洋温度差発電
→ 磁気エネルギー : 電磁石、電磁ブレーキ
← 磁気エネルギー : MHD発電
→ 光エネルギー : 照明、発光ダイオード、エレクトロルミネセンス
← 光エネルギー : 太陽光発電
← 核エネルギー : 原子力電池

他のエネルギーと比べ効率が良く伝送が容易なため、現代では広く利用されている。

タグ:電気
posted by gensou-choumazin at 17:08| Comment(0) | テクノロジー | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

気候変動






気候変動

気候変動(きこうへんどう、英: climatic variation)という言葉は地球の気候の変化について使われる言葉である。最も一般的な感覚では、気温のほかに降水量や雲なども含むすべての要素の、すべての時間スケールでの気候変化について使われる。

気候が変動する原因には、自然の要素と人為的な原因がある。しかしながら近年の用法、特に環境問題の文脈では、現在の地球表面の平均的な温度上昇という地球温暖化についての研究に特定される。

気候変動についての研究や提言の国際的な努力は、国連のUNFCCC(気候変動枠組条約)で調整されている。UNFCCCではclimate changeという用語を人為的な変動、非人為的な変化をclimate variabilityと使い分けている。人為的な気候変動とは、人類の影響の可能性を示す言葉として用いられる。

IPCCにおいては同じclimate changeという用語が人為的・非人為的両方の変化をまとめて表記するのに用いられ、日本語訳において(「気候変動」を内包する言葉として)気候変化と表記されることがある。

気候が変化する原因

気候が変化する原因には内部因子と外部因子がある。内部因子は地球の気候システムの内部で起こる相互作用であり、外部因子は気候の駆動力とも呼ばれ、太陽活動、火山噴火、海塩粒子、土壌性エアロゾル(ダスト)などの自然起源のものと、人間活動によってもたらされた人為起源のもの(温室効果ガスなど)がある。

科学者間で一般的に合意されている具体的な「気候変動の結果とその要因」としては以下の例がある。

10万年の氷期/間氷期サイクルは地球軌道要素(日射量の季節性や地理的な変化)と総合的な日射量の変化に支配されている(主に外部因子の変化)。
氷床コアで発見された最終氷期の間に起こった急激な温度変化(ダンスガード・イベント)はおそらくローレンタイド氷床とこれによって引き起こされた内的要因の変化に関係すると考えられる(内部因子の変化)。
小氷期は太陽放射か火山活動の変化、もしくは両方の複合によって起こったものと思われる(主に外部因子の変化)。
タグ:気候変動
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2014年01月22日

原子物理学






原子物理学

原子物理学(げんしぶつりがく、英語: atomic physics[1][2])は、原子を対象とする物理学である[3]。原子自体の性質や構造はもちろん、その構成要素である電子や原子核、原子同士の結合なども広義には対象となる[4]。日常経験するような古典力学が成立するレベルの物理現象では原子の存在や性質まで考える必要があることはほとんどないが、例えば光電効果や光の放射といった現象では原子内部の電子の運動が重要になり、10-10m(1cmの一億分の一に等しい)といった原子サイズの大きさではニュートン力学は通用せず、量子力学が必要となってくるのである[4]。

原子物理学は19世紀後半から20世紀前半にかけて、量子力学と密接に関わりながら急速に発達し、量子論建設に重大な影響を及ぼした[5]。

原子物理学の対象と発展

原子物理学とは簡単に言えば、原子をひとつの原子核とその周りの電子からなる系として考え、この系に於ける各々の電子のエネルギー状態を研究することである[3]。このため狭義には一個の原子の電子状態のみを対象として考えるため、原子間の相互作用や原子核の構造については対象外であるといえる[3]。

とはいえ原子の構造や性質、原子核の実在すらろくにわからなかった初期では原子核も原子物理学の対象に含まれていた[5]。現代でも殼外電子に影響を及ぼすレベルの原子核の性質などは原子物理学に含まれる[5]。

また原子間の相互作用も広義には原子の性質と言えるため、簡単な分子結合や分子構造、結晶形成なども原子物理学の一部に含まれることもある[5]。

原子物理学は19世紀末という原子の性質が詳しくわからない時期から開拓されてきた分野であるが、原子・原子核・素粒子という内部構造の詳細がある程度解明された現代においてはこれらの分野を総合的に含めることもあり[6]、更にはこれらから分化したともいえる、原子の内部構造よりも各々の領域の物理的性質を研究する物性物理学、原子核物理学、素粒子物理学といった分野をも含めることすらある[6][7]。

要約すれば、原子の構造とその究極の構成物である素粒子、および原子と電磁波・放射線や物質との相互作用について研究する分野だというわけである[8][1]。

原子物理学は現代物理学としては最も古い部類に属する[5]が決して完成された分野ではない。現代では原子物理学は理論・実験両面の発達により精密科学となり、特殊相対性理論や量子力学などとも関連しその性質が詳しく検証され、通常の原子のほかにも先端技術を用いて最近まで全く未知の領域であった高電磁場環境下の原子や励起状態の原子、反物質、エキゾチック原子等の特殊な原子や極限環境を用いた研究も盛んに開拓されつつある[5]。

更には天体物理学、量子エレクトロニクス、プラズマ物理学、大気物理学、化学などといった原子の性質が重要となる諸分野にも広く応用されている[5]。
タグ:原子物理学
posted by gensou-choumazin at 05:28| Comment(0) | テクノロジー | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする