クエリ: 空が青く見える原因でもある、光の波長以下の大きさの粒子による散乱現象を、イギリスの物理学者の男爵名から何という?
文章: 空 太陽光には青よりも波長が短い紫の光も含まれているが、その量はやや少なく、青よりも強く散乱されるため地上に届くまでの減衰が大きい。また、紫の光は人間の目(錐体細胞)における感度があまり強くない。太陽が高い日中はこのような原理から、地上には主に青い光が届き、空は青色に見える。なお、可視光線のどの波長でも多かれ少なかれ散乱(散乱日射)があるため、太陽の方向以外の空も明るく見える。実際、空からの可視光のうち人間の目が知覚する成分は、白色光に青の単色光を混ぜた構成となっている。そして青色光は、空気分子の密度が低い、高度数十キロメートル(km)以上の上層の大気のレイリー散乱に由来すると考えられる。これは、空気分子の密度が高い(分子同士の距離が近い)下層の大気では散乱光どうしが干渉し打ち消しあうためで、前方散乱の成分のみが伝わる。
文章: ブラウン運動 ブラウン運動(ブラウンうんどう、英: Brownian motion)とは、液体や気体中に浮遊する微粒子(例:コロイド)が、不規則(ランダム)に運動する現象である。1827年、ロバート・ブラウンが、水の浸透圧で破裂した花粉から水中に流出し浮遊した微粒子を、顕微鏡下で観察中に発見し、論文「植物の花粉に含まれている微粒子について」で発表した。 この現象は長い間原因が不明のままであったが、1905年、アインシュタインにより、熱運動する媒質の分子の不規則な衝突によって引き起こされているという論文が発表された。この論文により当時不確かだった原子および分子の存在が、実験的に証明出来る可能性が示された。後にこれは実験的に検証され、原子や分子が確かに実在することが確認された。同じころ、グラスゴーの物理学者ウィリアム・サザーランド(英語版)が1905年にアインシュタインと同じ式に到達し、ポーランドの物理学者マリアン・スモルコフスキー(英語版)も1906年に彼自身によるブラウン運動の理論を発表した。 数学のモデルとしては、フランス人のルイ・バシュリエは、株価変動の確率モデルとして1900年パリ大学に「投機の理論」と題する博士論文を提出した。今に言う、ランダムウォークのモデルで、ブラウン運動がそうである、という重要な論文であるが、当時のフランスの有力数学者たちに理解されず、出版は大幅に遅れた。 文章: スピキュール スピキュール(Spicule)は、太陽物理学において、太陽に現れる直径500kmほどのジェット状現象である。太陽表面の彩層に広く遍在し、光球から約20km/sの速さで上昇する。光球とコロナを繋ぐ基本構造とされる。1877年にアンジェロ・セッキによって発見された。"spicule"は「小突起物」を意味する。 文章: 影 影は物理現象としては、光が直進性を持つことから生まれる。また光の波長に較べ、影の原因となる物体が非常に巨大であるため、輪郭の明瞭な影が成立する。電波は、物理学的には、本質的に光と変わりない電磁波であるが、波長が非常に長く、人体や建造物などと較べると遥かに大きいため、電波もまた直進性を持つとは言え、電波による影は、日常的なサイズの物体等については生まれない。 ビルの蔭などになると、TV電波の受信で電波障害が起こるが、これは光学的な「半影」に相当する現象である。影という場合は、通常、特定光源・電磁波源からの光・電磁波についての「真影」のことを指すので、電波等の場合は、日常的な物体サイズでは、影は生じないのである。別の言葉で述べると、直進する電波がビルに当たった場合、波長が非常に長いため、電波は散乱してビルの背後にまで回ってしまい、純粋な影はできない。 文章: カナダ水素強度マッピング実験 また、CHIMEはわずか数ミリ秒という短時間だけ強い電波を放つ謎の天体、高速電波バースト(FRB)を検出することができる。 文章: ウィリアム・トムソン 初代ケルヴィン男爵ウィリアム・トムソン(英: William Thomson, 1st Baron Kelvin OM, GCVO, PC, PRS, PRSE、1824年6月26日 - 1907年12月17日)は、アイルランド生まれのイギリス (当時のグレートブリテンおよびアイルランド連合王国)の物理学者。 爵位に由来するケルヴィン卿(Lord Kelvin)の名で知られる。 文章: 空 朝や夕方の太陽が低い時間帯は、光が地上に届くまでに大気中を通る距離が長い。この場合、青や緑などの光は強く散乱され、赤の光が最も地上まで届きやすく、朝や夕方の太陽やその周りの空は赤色や橙色(オレンジ色)に見える。 日没後や日の出前、太陽が地平線下18°位までの薄明かりの状態を薄明と呼ぶ。太陽光の散乱がわずかに残るために生じる。ただし、都市周辺では街の明かりにより薄明を識別することが難しい。 なお、雲は水滴の大きさが可視光線の波長と同程度にありミー散乱を受ける。どの色の波長も同じように散乱されるので白色に見え、厚い雲の影の部分は光が弱くなって灰色や黒色に見える。 文章: コンプトン波長 コンプトン波長とは、粒子の質量を長さとして表した物理定数である。名称はアメリカの実験物理学者アーサー・コンプトンに由来する。 質量 m の粒子のコンプトン波長 λ は、プランク定数 h と光速度 c を用いて と表される。コンプトン波長は量子論を特徴づけるプランク定数と、特殊相対性理論を特徴づける光速度によって、質量を長さに換算した量であるといえる。 コンプトン波長は、元々は1922年にコンプトンが発見したコンプトン効果に登場する量である。X線を物質に照射したとき、散乱X線の波長が入射X線より長くなる。この波長の変化が元の波長や物質の種類には依存せず、散乱角にのみ依存する。散乱角が90度の時の波長の変化が元々のコンプトン波長である。波長の変化が最大となるのは散乱角が180度のときである。このコンプトン波長は電子と光子の非弾性散乱として解釈され、電子の質量を長さとして表したものである。このような歴史的経緯から単にコンプトン波長と言ったときは通常は電子のコンプトン波長を指すが、その他の粒子についても考えることができる。 電子のコンプトン波長の値は λ C = 2.42631023867(73)×10-12 m である(2018CODATA推奨値)。 文章: 大気波 大気波を発生させる原因はさまざまであるが、一般的には重力波の一種であり、熱的な不平衡や動的な効果によって生じるとされる。熱的な不平衡による大気波は小規模であるが、時に大規模なものになることがある。力学的な見方をすれば、大気波は消滅時に周囲の大気に運動量を受け渡すため、元の大気の流れから他の大気の流れへと、運動量を運搬する役割を持つ。成層圏では、ロスビー波としても知られ、運動量を運搬することによって成層圏突然昇温や成層圏準2年周期振動(QBO)が発生する。数学において大気波を表現する際には、球面調和関数を用いる。 文章: 煙 光学的には光はその波長と同大かそれ以下の煙の粒子にあたると散乱する性質がある。光の散乱は透明物質の煙でも発生し、物体遮蔽能力は不透明液体粒子よりも透明液体粒子のほうが大きい。 文章: ジョン・ドロンド ジョン・ドロンド(John Dollond、1706年6月10日 - 1761年11月30日)はイギリスの光学者である。ユグノー教徒の亡命者でロンドンのスピタルフィールドで絹織物業者の息子に生まれた。父の商売を継ぐが、仕事のかたわら古典や数学、物理、天文学を学んだ。1752年に織物業をやめ、息子リーター・ドロンドが2年前に始めた光学機器の製造業に加わった。評判は急速に高まり、1761年には王室御用達の眼鏡師に指定された。ドロンドの功績は2種類の波長と屈折率の関係が異なるガラスでつくられたレンズを組み合わせることによって色収差を減らしたレンズを製作したことである。1747年にレオンハルト・オイラーが、ガラスと水のレンズの組み合わせによって色収差をへらす可能性を示唆し、クリンゲンシェルナ(Samuel Klingenstjerna)が色消しレンズの理論をつくっていた。 文章: ジョン・ヘンリー・ポインティング ジョン・ヘンリー・ポインティング(John Henry Poynting 、1852年9月9日 - 1914年3月30日)はイギリスの物理学者である。電磁場の持つエネルギーの流れの密度を表す電場と磁場のベクトル積であるポインティング・ベクトルや、太陽の放射が宇宙塵に対して働く力ポインティング・ロバートソン効果などで知られる。 文章: 雲 詳しくは降水過程参照。また、雨粒の成長の計算はメイスンの方程式(Mason equation)などにまとめられている。 氷晶は、六角柱、六角板、針状、樹枝状などの独特な結晶を形成する。氷晶がくっついて重なり成長したものが雪の粒子(雪片)である。 たいていの場合、雲は白色や灰色に見えることが多い。白色に見えるのは雲粒が太陽光を散乱するからだが、雲粒の大きさの粒子は可視光線領域のいずれの波長の光(色)も同じように散乱するミー散乱が起こっているので無彩色の白色となる。そして、厚みのある雲は灰色、特に雲の底の部分は黒色に近い暗い色に見えるが、これは濃度の高い雲粒により雲内で何度も太陽光が散乱・吸収された結果、光が弱まるためである。なお、雲は分散系の中でもエアロゾルに分類できる。 文章: 光冠 層状の雲をつくる水滴を通して光が回折することで起こる。水滴の粒子の大きさが均一に近いほど、色分かれがはっきりとして明るくなる。また粒子が小さいほど回折角が大きくなるため、光冠の直径は大きくなる。波長が長い光ほど回折角が大きくなるため、内側が紫、外側が赤の色の順序となる。水滴の直径が不揃いであると、それぞれの水滴による回折角の大きさが異なるため、色が混じり合って縁の色がはっきりしないオーレオール(後述)となる。 光冠の一番内側の太陽や月に接している部分は青白い円盤状の光芒であり、その縁は赤っぽい光の輪となっている。場合によってはその外側にさらに虹のように色づいた光の輪が内側が紫、外側が赤の色の順序で繰り返し取り巻いていることもある。光冠の一番内側の青白い部分、あるいは縁の色がはっきりしない光冠全体はオーレオール(aureole)と呼ばれる。一般的な光冠の全体の直径は1度 - 5度程度である。水滴のサイズが均一でないばらばらの時に、白やオレンジなどの単一色のオーレオールとなりやすい。 光冠は回折によって起こる現象であるため、水滴以外の微粒子が空中に浮遊している場合にも見られることがある。例えばスギ花粉が飛散している季節にはこれによる光冠がしばしば見られ花粉光環(花粉光冠)と呼ばれる。黄砂や風塵などの砂ぼこりは粒子径の幅が大きいため、光冠が見えるのは稀である。散乱が大きいため色が見えず、ただ白っぽく見えるだけのことが多い。また、大規模な火山の噴火が起こり大気の上層に微細な火山灰が吹き上げられた場合にもこれによる光冠が見られる。 文章: 運動 (物理学) 光は真空中を 299792458 m/s の速度で伝わる(国際単位系における定義値)。真空中の光速は場を通じて相互作用が伝わる最大の速度であり、また質量を持たない粒子の速度でもある。相互作用の伝播速度が有限であるために、2つの事象が因果的であるには両者が互いの光円錐の内側になければならない。 文章: ジョン・ヘンリー・ポインティング ジョン・ヘンリー・ポインティングはイギリスの物理学者である。電磁場の持つエネルギーの流れの密度を表す電場と磁場のベクトル積であるポインティング・ベクトルや、太陽の放射が宇宙塵に対して働く力ポインティング・ロバートソン効果などで知られる。