과학 이야기

科学の時間に、惑星より小さく、彗星でも流星体でもない天体を 小惑星と習ったことでしょう。 また、小惑星は木星と火星の間に小惑星帯に 多く位置していると習ったはずです。 しかし、単純に火星と木星の間に位置しているのではなく、 木星の重力の影響を受けて、一種の規則のようなものがあります。 1. 成分による分類 C型（炭素質）、S型（ケイ素質）、M型（金属）に 分光学的にスペクトルを分析して分類します。 2. 小惑星群 - 同じ軌道共鳴（公転周期が整数比で構成される）を起こす小惑星の集団 (1) トロヤ群小惑星 - 木星と公転周期が同じ（1:1軌道共鳴） - 木星の公転軌道上、60度離れたラグランジュ点（L4、L5）に位置 - このようなパターンの小惑星は金星から海王星軌道まで存在する - 公転周期は影響を受ける惑星の公転周期と一致（1:1軌道共鳴） - 完全な勢力均衡がギリシャ神話のトロイア戦争のようだとして命名 - 代表的な小惑星にはトロイア戦争の英雄の名前が付けられている

極低温（マイナス271℃）まで冷却された液体ヘリウムは、粘性（摩擦）が完全に失われる「超流動体（Superfluid）」状態になります。 粘性がゼロであるため、カップに入れると液体が自らカップの内壁を伝って外に流れ出すという奇妙な現象が発生します。微細な穴も摩擦なしにそのまま通過してしまいます。 これは、ミクロの世界の量子力学的な性質が、目に見えるマクロの世界にそのまま現れた、物理学の代表的な神秘です。

壮大に説明すると、これは三体問題の特殊解（特定の条件下での正解）です。 絶対的な2つの天体（1と2）の重力の間でバランスが取れる地点であり、計算上5つの重力平衡点が存在します。 L1、L2、L3は1と2の天体の直線上に、L4、L5は軌道上で60度の位置にあります。 1) 活用方法 - 観測衛星：L1は太陽観測衛星、L2は宇宙望遠鏡（太陽の影）が位置します。 - 宇宙ステーション：L4、L5はラグランジュ点の中でも最も安定しており、燃料消費が少ないため、宇宙ステーションの有力な候補地です。 2) 小惑星観測が容易な地点 - 太陽系において、重力の1体は太陽、2体は木星です。 - その間のラグランジュ点では、トロヤ群小惑星という多数の小惑星が発見されています。 - 公転周期は木星の公転周期と一致します。 - 木星だけでなく、金星から海王星までトロヤ群小惑星が存在します（影響を受ける惑星と公転周期が一致）。 - 発見される数は重力の強さと比例します。

金属は硬く、高い温度でしか溶けないという常識を覆す元素があります。それが原子番号31番の「ガリウム（Ga）」です。 ガリウムの融点は約29.76℃で、人間の体温（約36.5℃）よりも低いのです。そのため、硬いガリウムの塊を手のひらに乗せると、体温によって瞬時に液体へと溶けていきます。 毒性が低く、体温計や半導体素材として活用されるガリウムは、化学が示す物質の不思議な特性を代表する例と言えるでしょう。

これまで太陽系は惑星が9つあると知られていましたが、 2006年に惑星の地位を剥奪され、準惑星という 新しい分類に格下げされました。 その時の新しい惑星基準が打ち出されましたが、 条件は以下の通りです。 1) 太陽の周りを公転すること 2) 球形を維持するのに十分な重力 3) 軌道支配力、周囲の惑星や衛星の影響を受けないこと 上記基準から除外された理由は以下の通りです。 1) 軌道支配力の不足 - 海王星の内側に入る公転区間（楕円軌道） - 海王星との3:2の公転周期共鳴現象 - 黄道面からやや外れた公転軌道 - 上記現象は海王星の重力の影響を受けていると解釈 2) 大きすぎる衛星質量 - 冥王星とカロン間の質量比は8.5対1 - 共通重心が冥王星の外側にある - 互いに潮汐固定されており、6.4日の周期で公転・自転している 3) 第10惑星の登場？ - 冥王星の外側の軌道に冥王星と同程度の大きさの エリスが発見された - 第10惑星の議論が行われたが、 結論は同じ準惑星に分類された - 追加で、既存の小惑星数個も準惑星になった

地球のように美しい青い光を放ちながらも、実際は奇妙な環境を持つ系外惑星「HD 189733b」があります。 この惑星が青く見えるのは、海があるからではなく、大気中のケイ酸塩粒子のためです。摂氏1,000度を超える高温の中で溶けたケイ酸塩は、鋭いガラスの粒子となります。 ここに時速8,700kmにも達する超強風が加わり、鋭いガラスの雨が水平に激しく降り注ぐ、奇妙な光景が広がっている場所です。

相（フェーズ）：均一で明確に区別できる物質の状態。 物理的には主に3つの相（固体、液体、気体）に分けられますが、 材料工学では結晶構造まで区別します。 1. 固体：硬く、外力による変形が起こりにくい。 2. 液体：流動性を持つ状態、圧縮しても体積は減少しない。 3. 気体：決まった体積がなく、自由に拡散していく状態。 4. プラズマ：大きなエネルギーにより、電子と原子核が分離した相。 相転移：一つの相が別の相に変化する現象。 材料工学では、固体の結晶構造を温度、圧力条件別に 水は15以上の結晶相に分類します（右図）。 * 特異な相転移現象 - ガラス転移点：ガラスのように硬かった固体が温度上昇すると ゴムのように柔らかくなる温度。ただし流動性はない（プラスチック）。 - 液晶：液体の流動性を持ちながら、固体のような結晶性を持つ（特定物質のみ）。 ただし、三軸すべてが規則的な固体と異なり、一軸または二軸方向のみ結晶配列が起こる。

私たちが普段使う透明な「ガラス」が、実は完全に固体でも液体でもない化学的状態だという事実をご存知ですか？ ガラスは化学的にsilicon dioxide（原子分子結合）で構成されており、整然とした結晶構造を持たない「非晶質固体（Amorphous solid）」に分類されます。液体を急激に冷却する際に、原子が規則的な結晶形態に配列される時間を持てず、液体の無秩序な原子配置をそのまま維持したまま固まった形態です。 このため、化学界ではガラスを単純な固体ではなく、「極めて粘性が高く止まった超冷却液」の特性を持つ物質と見なすこともあります。窓の外から毎日眺めるガラスが、実際には凍りついた液体の時間が止まっている状態だという、興味深い裏話です。

脳も神経系も持たない単細胞生物が、東京の地下鉄路線図をそのまま再現したという事実をご存知ですか？ 「粘菌」という生物は、餌を探す際に最も効率的な最短経路を自ら見つけて繋げる特性を持っています。研究者たちが東京周辺の都市の位置に餌を置いて粘菌を育てた結果、数十年にわたって人類が設計した東京の地下鉄網とほぼ完璧に一致するネットワークを自ら作り上げました。 単純な細胞の塊が、複雑な都市工学的な問題を解決するほど優れた最適化能力を示したわけです。中央集権的な脳がなくても、生命体はすでに完璧な効率のアルゴリズムを持っていることを示す興味深い事実です。

ー 秋に入った都市たち エクセルで計算した秋の基準 平均気温の9日間移動平均値が 20度未満に到達した都市は 北春川、仁제、大関嶺、寧越、洪川、太白、 旌善、楸渓嶺、堤川、慶北 靑松です。 全部海抜高度が高い都市ですね。 進入した時期は全部9月上旬頃で、 中旬に再び暖かくなった時も回復せず、 そのまま秋に入ったと判断されます。 そして韓国で最も涼しく 熱帯夜もないという太白は 8月30日に既に秋に入っていたんですね ㄷㄷㄷ 坡州、東豆川、鉄原のような경기江原北部の場合、 9月上旬に上記の都市たちと同じように そのまま秋になるかと思いきや20度未満になった後、 中旬に暖かくなって再び20度を回復し、 一度覆されたことがあります。 25日以降、平均気温が再び下がっており、 9日間移動平均集計が終わる10月上旬頃に 9月下旬に秋が始まったと発表すると思われます。 ふむ。ソウルはまだ遠いですね。 それでも北部都市たちのパターンを見ると 秋に一歩近づいたようだ