記事一覧

光るガムテープの謎

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。

こんにちは。つぼたです。布ガムテープは万能だと思います。

世の中は楽しい三連休!そしてその後はクリスマスと、楽しいこと盛りだくさんな年末ですね!

しかしこの広い世の中、なぜか今も職場にいてカタカタとキーボードをたたいている人もいらっしゃるかと思います。

そうです、私もです。

自分のストレスがマックスになったとき、是非試してみてほしいことがあります。


用意するのは・・・

ファイル 37-1.jpg

ガムテープ


これを適当な長さに切って、粘着面同士を貼り付けます。
そして・・・部屋の電気を消します。いいですか? 真っ暗にしてください。

そして両端から力を加えて思い切り引っ張ってください。

ファイル 37-2.jpg

こんな感じで。
どうですか、中央部分が明るく光りませんでしたか??

ファイル 37-3.jpg

実はこのガムテープが光る現象は『トライボルミネッセンス』と呼ばれる現象です。日本語的には、『摩擦』で『発光する』ことに対応します。

実はこの現象、宝石やあめ玉を砕いたときなどにも発生しています。原子(分子)同士の結合に使われているエネルギーが、テープをはがすときやものが割れるときに光に変わっているんですね!

2008年にはスコッチテープをはがすときに、なんとX線まで発生しているなんていう論文も出ています。興味があれば探してみるときっとおもしろいと思います。

以上、坪田陽一@D論中でした。

迷子石が教えてくれること

ファイル 36-1.png

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。


今日は地層に関するお話をひとつ。

◆問題:
ある、数億年前にできた海の地層の中に、周囲と様子の違う、とても大きくて角張った石が見つかりました。
さて、これは一体何を示していると考えられるでしょうか?


◆ヒント:
通常、河川など水の流れによって運ばれた石は、運ばれてぶつかり合ううちに角がとれて丸みを帯びるようになります。
また、大きな石は遠くまで運ばれにくく、一般には河口から遠い場所には小さい石しか堆積しません。

しかしこの石はそれらの特徴に反しています。
こういった石は「迷子石」と呼ばれています。
(大きさや実際の様子についてはぜひ「迷子石」で画像検索してみてください)

もちろん、化石などの情報から、そんな石を運べるような巨大生物はまだ存在していない時代だということもわかっています。

では、この石は一体何の力によって海の底まで運ばれたのでしょう?

続きを読む(答えはここをクリック)

「彼岸花」は食べられる。

ファイル 35-1.jpg

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー
(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。
 
皆さんは「葉見ず花見ず」をご存知ですか?
「曼珠沙華」「狐花」「死人花」等の別名を持つ花です。
最も一般的な呼び方は「彼岸花」でしょうか。
とても色鮮やかで綺麗な赤い花なのですが、お墓の周りに咲いていたり、有毒であったりすることから不気味という印象を持ってしまっているかもしれません。
そんな彼岸花ですが、実に多くの役立つ側面を持っています。
 
彼岸花の別称の一つである「死人花」は、墓や寺の周辺でよく見かけることが由来の一つとなっています。
しかし、それらは昔々に人々が目的を持って植えたものなのです。
まだ土葬を行っていたころは、モグラなどの小動物が遺体を荒らすことがありました。
そこで、有毒の彼岸花を墓の周辺に植え、小動物が近寄ることを防いでいたのです。

また、救荒植物としての側面も有しています。
彼岸花の球根に含まれる毒は、アルカロイドと呼ばれる系統のものですが、これらは水溶性なので水に長時間さらせば毒を抜くことができます。
有毒であるが故に、彼岸花は年貢の対象からは外れていたことから、田畑の周辺に植え、草取り等のついでに育てて不作の備えとしたわけです。
とはいっても完全に毒を抜くのは難しいでしょうから、現代では本当に緊急の場合を除いては避けるべきでしょう。
 
一番最初に出てきた「葉見ず花見ず」という呼び名の由来についてもお話しましょう。
皆さんは、彼岸花の「葉」を見たことがありますか?
おそらく、印象的な花を思い浮かべることができても、葉は思い出せないのではないでしょうか。
実は、彼岸花は花と葉が完全に別な時期に出るのです。
赤い花が見られる9月中旬ごろには、彼岸花に葉はありません。
花が散った後、周囲の草花が枯れる冬に青々とした葉を出すのです。
その後、春が来ると葉は枯れ、球根は地下で休眠してしまうので地上には何もない状態になります。
そして秋になると、球根が蓄えていた栄養を糧に、あの赤い花が咲くのです。
つまり「花は絶対に葉を見ることはできず、葉は絶対に花を見ることはない」わけです。
この彼岸花の特性は、花言葉の「独立・情熱・再会・悲しい思い出・また会う日を楽しみに」にも良く表れていますね。
 
以上、彼岸花が食べられると聞いて驚愕した清水がお送りしました。

利き手はどのように決まる?

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。

こんにちは。科学勉強会の岩山です。

みなさんの周りには、左利きの人はいるでしょうか?

こんなことを言い出すのは、もちろん私が左利きだからです。

左利きの方には共感していただけると思いますが、左利きは、左利きに対して敏感です。
ペンやお箸を左手で使っている人を見ると、勝手に親近感を覚えたりします。

なぜ親近感を覚えるのかというと、「少数派だから」ではないか、と思います。
時代や地域によって多少違いますが、全人口のうちだいたい1割が左利きだと言われています。
ここまで左右の差がある生物は、ヒトだけだそうです。

では、この左右の差は、どうして生まれるのでしょうか?

この問いに対しては、まだはっきりとした答えは出ていません。
様々な説が提案されているものの、決定的なものはないようです。
それらは、例えば以下のようなものです。

  • 遺伝による
  • 胎児期や出産時の脳の損傷に由来する
  • 胎児期の性ホルモンの分泌の上昇が脳の発達に影響し、その結果
  • 胎児期の聴覚系への損傷によるもの
  • 脳梁の大きさや神経細胞の数の影響

いずれも、それを肯定する実験結果も否定する実験結果もあり、いまだ議論は続いています。

今回は、この中から、ひとつ目の「遺伝による」ものを紹介したいと思います。
それを選んだ理由は、この中で私が一番好きなものだからです。
個人的な好みで申し訳ありませんが、ご容赦いただければ幸いです。

さて、本題に戻りましょう。

遺伝により左利きが発現するという説は、古くからありました。
かつては、メンデルの古典的遺伝モデルをあてはめ、優性遺伝子である「右利き遺伝子」Rと、劣性遺伝子である「左きき遺伝子」lの組み合わせによって利き手が決まるというモデルが提唱されていました。
しかし、このモデルでは、RR・Rl・lRの3パターンが右利き・llの1パターンが左利きとなり、左利きの出現確率は25%になってしまいます。
先に述べたように、左利きの割合はだいたい1割なので、現実とかけ離れています。
さらに、左利き同士の両親からは左利きの子どもが産まれることになってしまいますが、これも現実と合いません。

こういった問題点を解消するものとして、1980年代に提唱されたのが「対立形質遺伝子モデル」です。

このモデルでは、2種類の遺伝子の組み合わせという点では先のモデルと同じですが、その2つが「『利き手が右手に移行する』性質を持つ」ものと、「『利き手が右手に移行する』性質を持たない」ものであるという違いがあります。
それぞれを「RS+」「RS-」とした場合、RS++・RS+-・RS-+の3パターンでは右利きとなり、RS--のときには「利き手は決まらない」となります。

RS--の遺伝子を持つ人の利き手は半分の確率で偶然に決まるので、約1/8=12.5%が左利きになることになります。

あとは環境や文化によって割合が若干上下すると考えれば、非常にすっきり、現実と符合するといえます。

ここまで、長々とお話ししてしまいましたが、明日話したくなる科学豆知識として、以下のようにまとめたいと思います。

「右利きになる遺伝子」と、「右利きになるという性質を持たない遺伝子」があり、利き手は遺伝と偶然で決まる(という説がある)

以上、科学勉強会の岩山がお送りしました。

※文中の説は、いずれも八田武志著『左対右 きき手大研究』(化学同人、2008年刊)から抜粋しました。

彗星・小惑星についての豆知識

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。


先日,太陽に接近するとのことで,アイソン彗星が話題になっていましたね。

肉眼でも観察できるのではないかと期待されていました。
それだけに,太陽の熱で崩壊したとわかった時には落胆した方も多かったでしょう。


ところでこのアイソン彗星の「アイソン」の名前の由来をご存知でしょうか?


じつはアイソン(ISON)は,この彗星の発見者が所属する
International Scientific Optical Network 
(国際科学光学ネットワーク)

の略称なんです。


20世紀以降,彗星の名前は発見者の名前を付けるのが習慣となっていますが
近年では人工衛星や国際規模のプロジェクトチームが
彗星を発見することがほとんどで,
組織名やプロジェクト名を冠した名前が多くなっているのだそうです。



ちなみに彗星と違い,小惑星の名前については
発見者に命名の優先権が与えられているため,
面白い名前の小惑星がたくさんあります。

子どもたちが宇宙に興味をもってくれるようにと名付けられた
たこ焼き (6562 Takoyaki) や,

特撮テレビドラマのヒーローにちなんで命名された
仮面ライダー (12796 Kamenrider)
なんて名前の小惑星もあるんです。

他には,

・一寸法師
・ドナルドダック
・アンパンマン
・道後温泉
・境保育園
・わび・さび


などがあります。
本当なの!?と思うような名前もありますが,これらも実在する小惑星なんです。
珍しい名前の小惑星は他にもたくさんありますので
気になった方は調べてみてくださいね。


今日は彗星・小惑星の名前についての豆知識を紹介しました。
夜空を見上げるときに,星の名前について思いを馳せてみてもらえると嬉しいです。

以上,科学勉強会の猫塚がお送りしました。

熱を運搬する機械:ヒートポンプ

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。


どうも、小川です。

最近一気に寒くなり、暖房が欠かせない季節になりました。
夏を思い出すと夏は夏でとても暑く、エアコンのお世話になりました。
エアコンは、部屋の中の熱を部屋の外に放出ことで部屋を冷やします。
今回はエアコンや冷蔵庫に使われている「ヒートポンプ」の原理についてご紹介します。
ヒートポンプは、温度の低いところの熱を吸収し温度の高いところで放出するという、まさに熱のポンプのような働きをします。
ヒートポンプの肝は、熱を運搬する長い管です。、
この管の中には、温度を運ぶ役割をするもの(冷媒といいます)が密閉されており、この冷媒の分子の状態をうまく調節することで熱を運搬します。
分子は、狭いところにたくさん押し込められると熱くなります。
逆に、広いところにポツンと置かれると冷たくなります。
ファイル 32-1.jpg
それでは、部屋を涼しくするときのヒートポンプの働きを、分子の動きに注目してを見てみましょう。
ファイル 32-2.jpg

この図では、左側は部屋の外、右側を部屋の中とします。
図中央の上と下に、それぞれ第1の門、第2の門があります。
 
①Aでは、部屋の中で快適な温度で過ごしていた分子が、第1の門に吸い込まれBに強制的に入れられます。
第1の門は分子をBに押し込み、第2の門はEに入るのを制限するため、部屋の外を通る管の中では、分子はぎゅうぎゅうに押し込まれた状態となり熱くなります。

②Bでは分子は熱くなっているので、部屋の外が涼しく感じます。
そこで、Cで扇風機で風を送り、熱を放出させ涼しくしてやります。
するとDでは分子は押し込まれた状態ですが、さっきより快適な温度となります。

③Dで快適な温度となった分子ですが、次に第2の門があります。
第2の門は、分子をEに少しづつしか入れてくれません。
後ろからグイグイと押し出される形で、分子は第2の門を通りEに入ります。Eには分子はあまりおらず、広いところにポツンを置かれた状態となり、分子は冷たくなります。

④Eの冷たくなった分子には、部屋の中の温度が暖かく感じます。
そこでFで扇風機で風を送ると、分子は熱を吸収し暖かくなりAでは快適な状態となります。

⑤①に戻る

以上の動作を繰り返すことにより、分子は部屋の中の熱を取り入れ部屋の外に放出します。

逆に部屋の中の温度を暖めたいときには、第1の門番の向きを逆にしてやることで、分子は部屋の外の熱を吸収し、部屋の中で熱を放出します。

このようにしてエアコンは、部屋の温度を調節し私たちの快適な生活を支えているのです。

ホモ・サピエンス・サピエンス

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。


私たち人間の、生物としての正式な分類名は
「ホモ・サピエンス・サピエンス」
(Homo sapiens sapiens)
です。

ところでこれ、なぜ「サピエンス」を2回も繰り返すのでしょうか?

気になったので調べてみました。


実は動物の分類名というのは
[属名]・[種名]・[亜種名]
という構成でできています。

ヒトの分類学上の分類は
ヒト亜科 ホモ属 サピエンス種 サピエンス亜種
なので、種名と亜種名として、2回もサピエンスという言葉が入ってくるのです。


ちなみに約16万年前には、ホモ・サピエンス・イダルトゥという、ホモ・サピエンス・サピエンスの直接の先祖にあたる亜種が存在したとされています。

しかし現在ではサピエンス種には我々サピエンス亜種しか存在しないため、ごく最近の話をする時に限っては、亜種名を省略して「ホモ・サピエンス」と言われることも多いのだそうです。


つまり学校や職場で言うと、普通は名字だけ呼べば十分なところ、クラスに同じ名字の人が2人以上いる場合はどちらもフルネームで呼ばなくてはいけなくなる、あの現象と同じようなことなんですね。

以上、自分がよくある名字なのでなんだか妙に納得して満足してしまった、二世がお送りしました。

知ればおいしい 泡の科学

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。

こんにちは。つぼたです。好きなお酒はビールです。

1. うまく注ぎたい
忘年会シーズン、居酒屋でビールをグビグビいっちゃう大人の方も多いかと思います。
そんなビールですがちょっとしたことであふれてしまって大惨事!!なんて経験をした人もいるのでは?

ファイル 30-1.jpg

まず、ちょっとした工夫でうまく注いでみましょう。
(a) 最初にコップの三分の一くらい一気に注ぎ、泡が落ち着くまで待つ。
(b) 次にコップの9割くらいまで注いで、泡が落ち着くまで辛抱強く待つ。
(c) 最後に1割程度一気に注ぎ、泡をもこもこさせる。

ファイル 30-2.jpg

このように緩急をつけると、うまく注げますよ!


2.泡の科学
うまく注げるようになったところで、飲み会で使えるかも知れない(う~ん、無理かも)『泡』的なネタを。

水の中にできる泡を、
表面積を縮めようとする『界面エネルギー』
中のものが逃げ出そうとする『体積エネルギー』

この二つの側面からとらえると、あら不思議。
ある『臨界半径』よりも大きくなった泡がコップから出ていくんです。

でも、ビールの泡ってコップの側面部分から出ていませんか?
それもそのはず。壁があると、泡はとってもできやすくなるんです!

続きは以下のスライドで!

以上、坪田陽一@D論中でした。

曜日を計算する公式

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。


今日 2013年12月13日 は 「13日の金曜日」 ですね。
13日の金曜日といえば、英語圏では不吉な日として知られていて、よくないことが起こる日であると言われています。


ここで1つ疑問が。
「13日の金曜日は、何年に一回起きるでしょうか。」


この問題を考えるときには、「ある年月日に対して曜日を計算できる式」があると便利そうですね。

そんな魔法の公式があるんです。

それが、ツェラーの公式 です。

ファイル 29-1.png

ちょっと複雑な式に見えるかもしれませんね。でも、それほど難しい計算は必要ありません。
右辺を計算した結果、最終的に得られた h が 曜日を表す数値となるのです。

まず、y: 年, m: 月, d: 日 です。

ただし、1月、2月はそれぞれ前年の 13月、14月 として扱います。
たとえば 20142月3日 は、 201314月3日 とするわけです。


[ ] は 見慣れない記号かもしれません。
ガウス記号と呼ばれるもので、小数点以下を切り捨てる記号です。

たとえば [23.4] であれば、
[23.4] = 23
のように計算できます。

[ ]の中身が整数のとき、たとえば、[38]であれば
[38] = 38
となります。


mod もあまり見かけませんね。
mod は 次に来る数で割った余りを求める記号です。

たとえば 13 mod 7 であれば、
13 ÷ 7 = 1 あまり 6 ですから、
13 mod 7 = 6
のように計算できます。


計算結果の h は 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 のいずれかの整数となります。
曜日は、次のように対応させます。

ファイル 29-2.png


それでは具体的に、今日の日付 2013年12月13日金曜日 であることを計算して確かめてみましょう。

2013年12月13日の場合、

y = 2013
M = 12
d = 13

ですから、次の図のように計算してみましょう。

ファイル 29-3.png

h = 5 となりましたので、表に照らし合わせるとたしかに金曜日ですね。


このツェラーの公式を使うと

「13日の金曜日は、毎年必ず 1回以上 起きる」

ということが証明できてしまいます。


証明は簡単です。
ツェラーの公式の"年"を除いた"月日"の部分に d = 13, m には 1 から 12 までを代入し、答え が 0 から 6 まで 7 パターン出現することを確認すればいいのです。
気になる方はぜひ挑戦してみてください。

以上、数学大好き辻順平でした。

真空の科学

※本記事は「科学豆知識アドベントカレンダー(http://www.adventar.org/calendars/232)」の一環として書いています。

みなさんこんにちは。科学勉強会のsimatterです。
今日は明日使える科学ネタということで
「真空」についてお話したいと思います。

皆さんは真空と聞いてどんなことを思い浮かべますか?
身近なところだと「真空」パックなんてよく聞きますよね?

では、真空って一体なんでしょうか?

文字の通り解釈すると「真」に「空」っぽ。
全く物質がない空間を想像した人もいるかと思います。
でも、ちょっと待ってください。全く空っぽな状態なんてあるのでしょうか?

真空の定義を辞書で見てみると
広辞苑には
「物質の無い空間。人工的には1気圧(大気圧)の10の16乗分の1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状態のことをいう。」

日本工業規格JISにも
「大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた空間の状態」
と記載されています。

実は、日常では大気圧(身の回りの空気から受ける圧力)よりも圧力が低い状態であれば真空と定義されています。
それに対して全く物質の無い状態は完全真空、絶対真空と呼ばれています。

ではその真空、どのくらいの数の気体分子が含まれているのでしょうか?
大気圧では1cm3あたりに気体分子は10の19乗個含まれています。
低真空(真空パックなどで使用されている)領域では10の16乗個(圧力は10の2乗Pa程度)ほどです。
つまり大気のおよそ1000分の1くらいになります。

宇宙ではどうでしょう?
気体の分子は地球の重力により引き寄せられています。
上空にあがるほど気体の分子数すなわち圧力が低下します。
人工衛星の軌道、距離にすると地上から35000kmも離れた場所でも1cm3あたり10の9乗個もの分子が含まれています。地上と比べるとものすごく小さな数ですが、それでもまだ非常に大きな数の気体分子が含まれていることがわかりますね。


今日は真空について
・一般には「大気よりも圧力(単位体積あたりの気体分子数)が小さい状態」のことを呼んでいること。
・実は空っぽの空間ではなく、多くの気体分子が含まれていること。
を紹介しました。

真空は魔法瓶や注射器、吸盤など身近な暮らしにも応用されています。
興味を持った方はぜひ調べてみてください!

それではこのへんで。