潮の満ち引きは、主に月の引力によって発生します。その説明で、こんな感じの図を見たことがあるかと思います。 この図だけを示されてほとんど説明がないことも多いため、消化不良を感じる人も多いのではないでしょうか？ ネットを調べても何か物足りない説明が多かったので、ちょっと深く考えてみようと思います。 すると「この図が間違いだ」ということがわかるので。 とは言っても、数式を使わず、できるだけわかりやすく説明します。 月と地球の公転 なぜ月はいつも同じ面を地球に向けている？月の自転と公転の周期が一致している理由という記事で、月は地球の周りを公転していると説明しました。 メインが月の話だったので簡単に済ませたのですが、地球をメインにする場合はもっと正確に言わないといけません。 「月と地球は、共通重心の周りを互いに公転している」 共通重心と月と地球の公転 共通重心というのは、地球と月を合わせた全体の重心

ジェネリック医薬品の普及が急速に広まっています。 ジェネリックといえば安い薬というイメージがあり、品質が劣るのではないかと思っている人も多いのではないでしょうか？ そこで、ジェネリック医薬品とはどういったもので、どんなメリットやデメリットがあるのか考えてみましょう。 ジェネリック医薬品とは何か？ 薬品会社が新しい医薬品を開発すれば、当然特許を取得します。 新薬はこれまでになかった新しい物質であることが多いので、その物質自体が特許の対象になります。 ですから特許の有効期間内は、他の会社がその医薬品を製造販売することはできません。 しかし特許を出願してから20年すれば有効期限が過ぎて、他のメーカーもその医薬品を製造販売できるようになります。 こうして、特許の有効期限が切れた後に他メーカーから出された医薬品がジェネリック医薬品です。 ジェネリック医薬品はなぜ安いのか 新しい医薬品を開発するのは大

「エアコンの暖房は他の電気暖房に比べて圧倒的に省エネだ」というと驚く方がいるかもしれません。 エアコンは電力消費量が多くて電気代がかかるというイメージがあるからです。 でも本当のことです。 使い方にもよりますが、エアコンは電気ファンヒーターや電気ストーブより断トツに電力消費が少ない暖房方法なのです。 それは、エアコンの暖房の原理によるものなので、他の電気暖房機には決して真似することができません。 電力の消費について 暖房機器の消費電力を考えるために、まず電力消費の説明から始めます。 話の都合上、別記事『ヒートポンプとは？　エコキュートにも使われる省エネ技術の仕組み』とかなり重複しますがご容赦下さい。 まず、電力を消費するというのはどういう意味でしょうか？ エネルギーは保存する 私たちは電気のエネルギーを様々な形で使っています。 エネルギーは保存しますから、使ったからといってなくなるものでは

「飛行機が飛ぶ原理、仕組み、理由は、まだ完全には解明されていない」 そういう話を聞いたことはありませんか？ この飛行メカニズム不明説はウェブサイトでもよく目にしますが、現代科学でも説明できないというのはちょっと信じがたい気もします。 実際のところはどうなのでしょう？ 飛行機が飛ぶ原理は流体力学という学問の範疇 飛行機が空を飛べるのは、機体を持ち上げるだけの力（揚力）が翼に働くからです。 そのため「飛行機が飛ぶ仕組みがわからない」というのは「どのようにして揚力が働くのかわからない」という意味で使われています。 この揚力発生のメカニズムは、空気や水などの流体の流れを取り扱う「流体力学」という理論の範疇です。 もし流体力学を使って翼の周りの空気の流れを計算し、揚力が発生することが導かれ、それが実際の揚力と合致していれば「飛行機が飛ぶ仕組みはわかっている」と言えるでしょう。 そうでなければ「飛行機

ガリレオ・ガリレイは、自然科学の父とも呼ばれる偉大な科学者です。 ガリレオが「実験」という手法を持ち込んだことによって、現代的な意味での「自然科学」が始まったと言ってもいいでしょう。 その実験の生みの親ガリレオが、実験データを捏造していたという疑惑があるのです。 実際のところ、どうなのでしょう。 ガリレオの実験 捏造したかどうかを確認する前に、ガリレオが行った主な実験を挙げておきましょう。 ピサの斜塔の落下実験 ガリレオの実験で一番有名なのは、ピサの斜塔で行ったとされる落下実験でしょう。 重いものと軽いものが同時に落ちることを示して、思いものほど速く落ちるというアリストテレスの間違いを指摘しました。 ≫≫ガリレオの落下実験　重いものも軽いものも同時に落下するのはなぜ？ ただ、この実験は本当に行われたのか定かではありません。 振り子の同時性の発見 ピサ大聖堂で揺れるシャンデリアを見て「振り子

トリチェリの実験は、人類が初めて真空を作りだした実験として知られています。 17世紀に ”エヴァンジェリスタ・トリチェリ” が行った水銀を使った実験です。 当時としては画期的な実験でしたが、その意義は当時の状況や歴史を考慮しないとわからないかもしれません。 そこで、トリチェリの実験の内容と意義について歴史を踏まえながら、わかりやすく説明してみます。 真空は存在するのか？ 古代ギリシア時代から「真空は存在するのか？」ということが議論されていました。 真空は何もないという意味ですから、「何もないものが存在するのか？」という、禅問答のような問いかけですね。 深くは考えず、「何もないという状態が成立するのか？」と言った意味合いで考えていいでしょう。 古代ギリシャの論争 古代ギリシャでは、有名なところではデモクリトスが真空の存在を認めていました。 しかし、かのアリストテレスが「自然は真空を嫌う」とし

台風の中心にある雲も少なく雨も降らない場所、台風の目。 台風によって、目がはっきりしている場合とそうでない場合はありますが、中心に目があるのは台風の特徴でもあります。 中心に近づくほど風雨が強くなる台風、その一番中心が晴れているという不思議な現象はなぜ起きるのでしょうか？ 台風になぜ目ができるのか、目の部分だけなぜ晴れているのか、その仕組みを簡単に説明してみます。 台風で雨が降る仕組み まず、なぜ台風の時に雨が降るのか、その仕組みを簡単に解説してみましょう。 台風とは？ 台風は、熱帯低気圧の中で最大風速が約17.2m/s以上にまで発達したものを差す言葉です。 基本は、周囲より気圧が低い「低気圧」です。 ≫≫ヘクトパスカルとは？　気圧の単位を簡単に説明 低気圧で雨になる理由 台風の中心は周囲より気圧が低くなっています。 空気は気圧の高いところから低いところに向かって進むので、中心に向かって風

「台風〇〇号の中心気圧は、950ヘクトパスカルです」というように、天気予報で「ヘクトパスカル」と言葉が使われているのを耳にします。 「ヘクトパスカル」とは一体何を示しているのでしょうか？ なぜ「ヘクトパスカル」が使われているのでしょうか？ 天気に関すること以外では聞くことのない「ヘクトパスカル」、その秘密を歴史をわかりやすく簡単に説明してみます。 ヘクトパスカルとは気圧を表す単位 「ヘクトパスカル」というのは、大気の圧力（気圧）を表す単位です。数値が大きいほど気圧が高く、小さいほど低くなります。 ヘクトパスカルの数字の目安 通常の大気圧は1000ヘクトパスカルを少し超えるくらいです。 標準の大気圧を表す「1気圧」が、約1013ヘクトパスカル（1013.25ヘクトパスカル）なので、これが通常の気圧の基準になります。 これより高い場合が「高気圧」、低い場合が「低気圧」という目安になるでしょう。

フーコーの振り子の実験を知っていますか？ 振り子を使って地球が自転していることを証明した有名な実験です。 この実験を行ったフーコーは、科学に関しては素人として扱われていましたが、それまで誰も思いつかなかった着想で地球の自転をはっきりと示したのです。 当時の背景などを踏まえて、なぜフーコーが大偉業を達成できたのか見ていきたいと思います。 フーコーの振り子の実験の概要 まずは、フーコーの振り子の実験とはどういうものか簡単に説明しておきましょう。 天井からワイヤーで真鍮の錘を垂らして振り子を作ります。 このときワイヤーは、自由に回転できるように天井につないでおきます。 そして、振り子を揺らします。 すると振り子が揺れる角度がゆっくりと変化していく、これがフーコーの振り子の実験です。 上の図は振り子を上からみたものですが、最初は実線の方向に揺れていた振り子が少しずつ向きを変えていく、これがフーコー

光行差（こうこうさ）という現象を知っていますか？ 1728年に、イギリスの天文学者ジェームズ・ブラッドリーが発見した現象で、季節によって星の位置がずれて見えるというものです。 この原理自体は難しくないのですが、そこから導かれる結果が納得しずらいもので、天文学者を悩ませたという過去があります。 その光行差の説明と何が不思議だったのか、簡単に説明してみようと思います。 光行差の発見は偶然から イギリスの天文学者 ”ジェームズ・ブラッドリー” は、地動説の証拠となる「年周視差」を観測するために、精密な天体観測をしていました。 年周視差というのは、地球が太陽の周りを回っているのなら、季節によって星の位置がずれて見えるはずだというものです。 ≫≫コペルニクスの地動説はコペルニクス的転回だったのか？ 季節によって星の位置がずれることを発見 そして、ブラドリーは季節によって星の位置が僅かにずれることを見

永久機関には、第一種永久機関と第二種永久機関の2種類があることを知っていますか？ 「永久機関はエネルギー保存則に反するので存在しない」 そう思っている人が多いと思いますが、第二種永久機関はエネルギー保存則には反していない永久機関です。 今回は、この第二種永久機関について説明してみたいと思います。 第一種永久機関とは何か まずは、第一種永久機関から説明しておきましょう。 第一種永久機関は、何もないところからエネルギーを生み出すものです。 これは、エネルギー保存則に反しているので実現が不可能です。 永久機関と聞いて普通に想像するのは、この第一種永久機関ではないでしょうか？ 第二種永久機関は次のように表すことができます。 「ひとつの熱源から熱を奪って仕事に変える機関」 簡単に言うと、熱を（熱以外の）エネルギーに変える装置です。 熱エネルギーを他のエネルギーに転換するだけなので、エネルギー保存則を

原子力発電でも使われている核分裂反応。 核分裂によって、莫大なエネルギーを生み出すことができますが、そのエネルギーは一体どこからくるのでしょうか？ 核分裂反応エネルギーの正体を簡単に説明してみます。 核分裂反応 まず核分裂反応を簡単に説明します。 原子核にエネルギーが与えられると、原子核が変形して、変形が大きくなると2つ（またはそれ以上）の原子核に分裂することがあります。 これを核分裂反応と呼びます。 原子核の構成 原子核は、陽子と中性子からできています。 陽子はプラスの電荷を持っているので、陽子同士は反発します。 原子核の大きさはとんでもなく小さくて、原子の大きさの1万分の1しかありません。 反発力は距離が近いほど大きくなるので、これだけ近くに陽子を集めると反発力も膨大なものになります。 核力 反発し合うものを閉じ込めるためには、反発をとどめるよう引き合う力が必要です。 これを核力と呼び

あなたは、文系ですか？　理系ですか？ 一口に文系、理系といっても、色々なレベルがあるはずです。 では文系と理系で同一レベルの人を比較するような基準はあるのでしょうか？ かつて、イギリス人学者 ”チャールズ・パーシー・スノー” が文系と理系のレベルを比較して大きな議論になったことがあります。 その比較を紹介して、それを通してスノーが何を言いたかったのか、現在の日本の状況はどうなのか、考えてみたいと思います。 スノーが考えた文系と理系の教養のレベル まず、スノーが示した文系と理系のレベルの比較を示します。 第一段階 スノーは文系の初歩のレベルを次のように表しました。 「あなたは、読むことができますか？」 イエスなら、文系の入門編クリアです。 これに相当する理系の初歩は 「質量、加速度を理解していますか？」 というものです。 イエスなら、理系の入門編クリアです。 このふたつの質問が同じレベルだと

フリーラジカルという言葉を聞いたことがありますか。 活性酸素と同じ意味で使われることが多いのですが、本来フリーラジカルと活性酸素は全く別のものです。 フリーラジカルであって活性酸素でもある、そういう物質が生体内で大きな影響をおよぼしているので、似たような意味で使われているに過ぎません。 活性酸素については別記事で説明したので、今回はフリーラジカルとは一体どんなものなのか、簡単に解説してみます。 またフリーラジカル関連する酸素の不思議な性質、一重項酸素、三重項酸素についてもわかりやすく説明してみます。 ≫≫活性酸素とは？　知っておきたい原理原則をわかりやすく説明してみる フリーラジカルとは何か フリーラジカルとはどんなものなのか、Wikipediaの ”ラジカル” の項目を見てみます（化学では、フリーラジカルは単にラジカルと呼ぶことが多いので）。 ラジカル (radical) は、不対電子を

電池の分野で、一番ホットな話題と言えば「全固体電池」でしょう。 全固体電池は、次世代電池の高性能電池として期待されていますが、少し前まで実用化は2030年以降と言われていました。 しかし、各メーカーのしのぎを削る競争で開発が一気に進み、実用化が目前に迫ってきました。 全固体電池とはどんなもので、なぜこれほど注目されているのでしょう。 今回は、全固体電池の謎に迫ってみたいと思います。 全固体電池とは何か？ 全固体電池というのは、言葉通り「全て固体でできている電池」のことです。 多くの電池では、電極材料（活物質）は固体ですが、その間に電解液と呼ばれる液体があります。 この電解液を固体にしたものが全固体電池です。 電解液の役割 電解液は、正極と負極の間で、電荷を持ったイオンを移動させる役割を持っています。 それを固体にするためには、イオンが移動する固体が必要です。 これを固体電解質と呼びます。

ブラウン運動とは、微細な粒子が液中で不規則に動くというもので、分子が存在する証拠として中学の理科の授業でも習うものです。 実はブラウン運動が発見されてから、分子によるものと認められるまで約80年もかかっています。 一見当たり前のように思えることが認められるまで、何故これほどの時間が必要だったのでしょうか。 そこには、大きな壁があったのです。 ブラウン運動とは ブラウン運動とはどんなものでしょうか？ まずはブラウン運動の発見の歴史からみてみましょう。 ブラウン運動の発見 ブラウン運動は、1827年に ”ロバート・ブラウン” が、見つけました。 水中で花粉が破裂してできた微細粒子を顕微鏡で観察するという実験をしたときに、不規則に動くことを発見したのです。 そして他の微細な粒子でも同様の現象が起こることを実験で確認しました。 その当時、分子の存在は確認されていませんでしたが、物質は原子からできて

思考実験というものを知っていますか？ 実際に実験や測定を行うことなく、頭の中だけで想像する実験のことです。 思考実験は、物理や哲学の分野でも大きな役割を果たしてきました。 科学の世界で行われた思考実験をちょっとのぞいてみましょう。 物理で一番有名な思考実験とは？ 思考実験という言葉は、19世紀の物理学者 ”エルンスト・マッハ” が名付けたものです。 そのマッハが「偉大な歴史的な役割を果たした」と称賛したのが、”ガリレオ・ガリレイ” が行った落下の思考実験です。 重さの違うふたつの物体をひもでつないで落下させる、という簡単な思考実験から「重いものも軽いものも同じ速度で落下する」というそれまでの常識と異なる結論を出したものです。 詳しくは別記事に書きましたが、単純明快な思考実験で2000年ものあいだ常識とされていた考えを覆したのです。 ≫≫ガリレオの落下実験　重いものも軽いものも同時に落下する

コペルニクスの地動説はコペルニクス的転回だったのか？　という記事で、コペルニクスの地動説を説明しました。 そこで地動説はコペルニクス的転回の第一歩に過ぎないという考えを示しました。 今回は、続きとして、その後に起きた本当のコペルニクス的転回、パラダイムシフトの経過を辿ってみたいと思います。 コペルニクスの地動説の復習 とりあえず、前記事の復習です。 地動説は、古代ギリシャの時代からありましたが、 地球が動いているのなら地球上のものが取り残されるはず 地動説が本当なら観測されるはずの年周視差が観測されないこと プトレマイオスの天動説で惑星の運行が計算できるようになったこと という理由で廃れていきました。 それを復活させたのが、”ニコラウス・コペルニクス” で、地動説では1年の長さが自然に説明できることが、主な理由でした。 そして、プトレマイオスの天動説と同じように惑星の運行を計算できるモデル

金属が塩水にさらされると腐食が進んで錆びていきます。 普通の水より塩水の方がよく錆びる理由を知っていますか？ そこには、電池の仕組みが大きくかかわっています。 金属が塩水で錆びていく仕組みと機構を簡単に説明していきましょう。 ボルタの電池 塩水で錆びる原因を考えるには電池の仕組みを知らなければいけません。 そこで、電池の基本となっている「ボルタの電池」を例にとって簡単に説明してみます。 ボルタの電池の構造 ボルタの電池は、硫酸の水溶液に、亜鉛（Zn）と銅（Cu）の電極を入れて電線でつないだものです。 ボルタの電池の反応 ボルタの電池では、亜鉛側では Zn が Zn2+ というイオンになり溶けだす反応が起こります。 そのとき、電子e–をふたつ導線に送りだします。 銅側では、水溶液内の水素イオン（H+）ふたつが、水素分子（H2）になるという反応が起こります。 その時に導線から流れてきた電子をふ

GPS（グローバル・ポジショニング・システム）は、もはや生活に欠かせないものになりました。 自分自身、スマホやカーナビがなければ、知らないところへ行けない体質になり果てています。 このGPS、どういう仕組みで位置を知ることができるのでしょうか？ その仕組み、原理をわかりやすく解説してみます。 GPSとは何か？ GPSは、グローバル・ポジショニング・システムの略で、日本語では“全地球測位システム”と呼ばれています。 元々はアメリカが軍事用に作ったシステムで、人工衛星からの電波を使って位置を測定する仕組みになっています。 12時間で地球を一周する人工衛星を、位置をずらしながら24個配置すると地球全体の位置情報がカバーできるようになります。 アメリカのGPS衛星は約30個あり、もし衛星の一部に故障があっても支障がないように工夫されています。 GPS衛星は、12時間で地球を一周します。 ですが、そ