クエリ: 野球の変化球のように、流体中を回転しながら移動するボールの進行方向が変化する現象を、ドイツの科学者の名前から何効果という?
文章: 球種 (野球) 一般に投球の軌道に個性を与える要素としてマグヌス効果による揚力の影響が大きいが、例外的なものとして、ボールの回転を無くす事で通常とは違う変化を起こさせるものもある。 飛行するボールが進行方向に対して角度を持つ軸にてスピンしているとき、マグヌス効果によって揚力が発生する。マグヌス効果によれば、ボールが進む事によって受ける向かい風と、進行方向に対して角度を持ちながらスピンするボールが生む「循環」が、干渉することで、揚力が発生してボールの軌道が変化する。 基本的に「速い球を投げる」という共通の目標を持って行われる動作により投じられる投球には、「一般的な変化の向き」「一般的な変化の量」というものが生じる。打者はその「一般的な投球」をベースに投球の軌道を予測するが、その予測を外す球が打者に対して効果的な投球であるとされる。
文章: メスバウアー効果 メスバウアー効果(メスバウアーこうか、英: Mssbauer effect)とは、1958年にルドルフ・メスバウアーによって発見された結晶体状のガンマ線放射線源とその吸収体の間に発生する共鳴吸収現象を言う。メスバウアー効果により、光のドップラー効果を極めて高い精度で検出することができるようになった。また、分光法の一つの手法であるメスバウアー分光法(Mssbauer spectroscopy)の原理でもある。 文章: 虹 星虹(せいこう、英語: starbow)とは、光速近くで移動する宇宙船から星空を眺めると、ドップラー効果と特殊相対性理論の効果によって、星の見かけの位置が進行方向前方に移動し、進行方向を中心とした同心円状に星の色が変化して虹のように見える、といわれている現象である。英語のスターボウ(starbow)は、雨が作る弓型であるrainbowから、星が作る弓型という意味で作られた造語。また星虹はその直訳語である。 通過する救急車のサイレンや、電車内から聴く踏切の警報など、音源からの距離が連続的に変化することで周波数を圧縮・延伸され、音が歪んで聞こえる現象(ドップラー効果)は日常的に体感することができるが、これらの音波と同じように、相対的に接近し遠ざかってゆく星々から、飛行中の宇宙船に向かって飛んで来る光の波長が圧縮・延伸されることにより色が歪んで見えるため、全体が虹の様に色を帯びて目に映るのではないかと仮説したもの。 しかし、仮に全ての恒星などからの光がすべて単一の波長であるならば赤から紫まで明瞭に色が分かれた虹に見えるであろうが、実際には様々な星が様々な波長の光を放出しているため、七色に分かれた一般の虹のように見えることはない。星のスペクトルを黒体輻射と仮定してドップラー効果による色変化を検証した科学論文によれば、ドップラー効果による色変化は星温度の変化と同様で虹にもドーナツ状にもならないことが示されている。シミュレーションソフトで再現した場合も進行方向に明るく青っぽくなり、側方、後方の星は赤く暗くなる色変化は観測されるが星虹は出現しない。 文章: コリオリの力 コリオリの力(コリオリのちから、仏: force de Coriolis)またはコリオリ力(コリオリりょく)とは、慣性系に対して回転する座標系内を運動する物体に作用する慣性力または見かけの力である。時計回りに回転する座標系では、この力は物体の進行方向の左側に働き、反時計回りでは力は右に働く。コリオリの力による物体の偏向はコリオリ効果と呼ばれる。コリオリの力を数学的に表現したのは、1835年にフランスの科学者ガスパール=ギュスターヴ・コリオリが水車の理論に関連して発表した論文が初出である。20世紀初頭、コリオリ力という言葉は気象学に関連して使われ始めた。 ニュートンの運動法則は、慣性(加速しない)系内の物体の運動を記述している。ニュートンの法則を回転系に変換すると、コリオリ加速度と遠心加速度が現れる。質量を持つ物体に適用すれば、それぞれの力は質量に比例する。コリオリ力の大きさは回転速度に比例し、遠心力の大きさは回転速度の2乗に比例する。コリオリ力は、慣性系に対する回転系の角速度と、回転系に対する物体の速度という2つの量に垂直な方向に作用し、その大きさは回転系における物体の速度(より正確には、速度のうち回転軸に垂直な成分)に比例する。遠心力は半径方向の外側に働き、回転フレームの軸からの物体の距離に比例する。これらの付加的な力は、慣性力、見かけの力と呼ばれる。回転系にこれらの見かけの力を導入することで、ニュートンの運動法則をあたかも慣性系であるかのように回転系に適用することができる。 コリオリ力という用語の日常的な使われ方において、回転系は大抵地球を意味している。地球は自転しているため、地球にいる観測者は、物体の運動を正しく分析するためにはコリオリ力を考慮する必要がある。コリオリ力の影響が顕著になるのは、大気中の空気や海洋中の水の大規模な運動など、距離や時間のスケールが大きい運動や、長距離砲やミサイルの軌道のように精度が重要な場合に限られる。このような運動はおよそ地球の表面にに制約されるため、一般にコリオリ力の水平成分のみが重要となる。この力は、地表を移動する物体を、北半球では進行方向に対して右に、南半球では左に偏向させる。この水平偏向の影響は極点付近でより大きくなる。というのも、局所的な鉛直軸を中心とした有効的な回転速度は極点付近で最も大きくなり、赤道付近ではゼロまで減少するからである。風や海流は、非回転系のように単純に高気圧から低気圧へと直接流れるのではなく、赤道より北ではこの方向より右に(反時計回り)、赤道より南ではこの方向より左に(時計回り)流れる傾向がある。この効果によって回転が起こり、台風が形成される。 文章: ヤーン・テラー効果 ヤーン・テラー効果(ヤーン・テラーこうか、英: JahnTeller effect)またはヤーン・テラー変形(ヤーン・テラーへんけい、英: JahnTeller distortion)は、特定の状況下で非線形分子の構造が歪む現象のことである。この電子的な作用は、電子的に縮退した非線形分子は安定ではありえないということを群論を用いて証明したハーマン・ヤーンとエドワード・テラーにちなんで名付けられた。この効果は、電子的に縮退した基底状態をもつあらゆる非線形分子は変形によって錯体のエネルギーが下がるため、縮退が解けるような幾何学的変形を受けるであろうと述べている。 文章: 重合体の特性 高分子の濃厚溶液やポリマーの溶融体をゆっくり流動させると、流体はわずかに変形するが、流れに沿った(流動方向に平行な)面だけに応力(剪断応力)が生じる。これは、流動方向の平行面と垂直面への応力がほとんど等しいためである。しかし、高速で流動させると流体は流れの方向へと伸長する。このとき、流体は元の形に戻ろうとし、張力が生じる。 高分子の濃厚溶液やポリマーの溶融体に棒の一部を浸して棒を回転させると、液面は棒の近くほど勾配的に上昇する。見掛け上、液体は棒に巻き付きながら這い上がる。この現象をワイセンベルク効果(英: Weissenberg effect)と呼ぶ。これは、棒の回転により液体が流動している部分では張力の合力は内向き(棒に向かう方向)に働くために起こる。ニュートン流体の場合、合力は外向き(棒から離れる方向)に働き、棒の近くほど液面はへこむ。 成形機(英語版)の押出機のダイ(押出機出口の口金)から溶融ポリマーを押し出すと、出てきたポリマーの径はダイの径よりも大きい。この現象をバラス効果 (英: Barus effect) またはダイスウェル(英: Die Swell)と呼ぶ。膨張量はダイの径と長さ、押出速度によって変わる。一定の長さまでならダイが長くなるほど膨らみの程度は小さくなり、一定以上となるとポリマーの径は変わらなくなる。バラス効果は、製品寸法を規格通りにしなければならない高分子工業で重要な問題である。 文章: 魔球 水島新司の『ドカベン』など、それなりに現実に即した野球漫画が主流になると、魔球もあくまで変化球の一種として描かれるようになる。たとえば水島作品にも「ドリームボール」や「さとるボール」「超遅球」といった魔球が登場するが、それぞれボールが揺れるフォークボールやシンカー、絶妙のチェンジアップというだけである。水島は奇抜な変化で打者を打ち取るより、「決め球に使ってくると思っている魔球をあえて初球の見せ球にする」「投げる、投げると思わせておいて別の球で打たせて取る」「そんな魔球が本当にあるのかどうか打者を疑心暗鬼にさせる」など、魔球の描写に配球の駆け引きや心理戦を持ち込み、魔球の描写に新境地を与えた。 さらに進んで、1980年代にはあだち充の『タッチ』に代表されるような、勝負の行方やプレイそのものより野球を通じた人間関係を重視した野球漫画が主流になり、魔球は野球漫画における地位を下げてゆく。まれに登場はするものも、現実に新しく開発された新変化球に作中で別の名前をつけて魔球として扱っているだけであったり、一種のパロディやオマージュとしてであることが多く、漫画の主題にはなりえなくなった。東野圭吾のミステリー小説『魔球』のように魔球自体を題材にした作品も登場したが、作中で主人公・須田武志が投げる揺れる魔球アシ・ボールも決して現実離れしたものではなく、魔球誕生のエピソードはアトランタ・ブレーブスのボブ・ウィックマンと共通のものである。 1990年代後半に入ると再び、現実離れした魔球が登場する。現実において変化球の科学的な分析が進んでいることを受けて、『Dreams』では魔球に流体力学などの科学的な説明を加えており、真実味を持たせようとしている。『Dreams』における魔球の位置づけとしては『ドカベン』以前にあったような、魔球の攻略が勝敗に大きく関わるというもので、攻略されるまでは絶対的な武器として多投している。 文章: トルク 回転運動に関する量には、直線運動で成り立つ法則に対応する類似の法則を見出すことができる。これは法則が似るように回転運動での量を定義したものだからである。トルクは「力」そのものではなく「力のモーメント」であり、慣性モーメントは質量に距離の2乗をかけたものである。 文章: ビーフェルド-ブラウン効果 ビーフェルド-ブラウン効果は電極間に高い電圧をかけ、片側の電極を放電し易い尖った形状にすると、放電によりイオン化した気体の移動によって、電極に推力が発生しているように見える現象として定義されている。 高校卒業直前のトーマス・タウンゼント・ブラウンがクーリッジ管に高電圧をかけた時の状況から発見し、1928年にその研究に興味を示したポール・アルフレッド・ビーフェルドが共同という形で発表した。後日、イオンクラフトが浮上・飛行する原理だとされたが、発見者のブラウン自身はそれを否定(彼は数多くの実験を通じてイオン風とは別な力と見なすようになっており、当初は電気重力と呼んでいたが、後に19世紀の厳格な科学的素養が身に染み付いた人々の拒絶的な反応を警戒し、「誘電体のひずみ」という表現を多用)し、電荷と重力質量が結合していると想定した上で次のような仮説を立てている。 すなわち、原子がコンデンサーの電場にさらされると場は歪められ、電子が陽極方向に、原子核は陰極に引き寄せられ、電界中の荷電粒子により空間がひずみ、電界の向きとは逆方向(陰極側から陽極方向)へ(慣性駆動的な)力が働くというものである。 そして何年にもわたる基礎的な実験から コンデンサーの電極間の幅が狭いほど推進力は大きい。 誘電率が大きいほど推進力は大きい。 コンデンサーの電極面積が大きいほど推進力は大きい。 電極間の電圧差が大きいほど推進力は大きい。 誘電体の質量が大きいほど推進力は大きい。 との結論を出していた。(初期の実験では電圧をかけた一瞬の間だけに大きな力が働いていた為、後に効果を持続させるために短時間で連続的な入力を多数行える電源装置が用いられたようだ。) ブラウンが行った実験は、まず複数枚の平行板コンデンサー(コンデンサー自体は瞬時に高電圧の充放電ができるタイプが用いられており、各コンデンサ間には絶縁体が仕込まれていた)を組み込んだ円盤状の実験機(直径60cmで、それなりの重量物であったことが当時の実験記録から伺える)を用意し、特定の周波数の電流と何万ボルトもの電圧を与えるという方法であった。1953年には直径6mの円コースの実験場で時速20kmくらいの速度で飛行方向を制御しながら、飛行させる実験(実験機は蒼い電光とかすかなハミング音を放っていたという)を成功させており、間もなく行われた次の公開実験では直径1m近い大きさの実験機(複数)で直径15m以上のコースを飛行させた(海軍研究試験所の学者達がビーフェルド-ブラウン効果をイオンクラフト効果で説明するようになったのはこの時からであるが、そのような激しい飛行を行えば強い電気嵐が生じているはずとの指摘もあり、さらに当時のブラウンの研究資金の助成要請に対するアメリカ政府の反応は徹底した拒絶で貫かれていたという経緯から、海軍や学者の姿勢はむしろこれに呼応した政治的なものだったと見ることもできる)。 渡欧したブラウンはイギリスとフランスで公開実験を行い、1955年にはフランスのシュドウエスト航空設計会社での実験で、高真空(10億分の1気圧)内では飛行特性が向上(これはイオンクラフト原理では説明できない)したばかりか、コンデンサにかける電圧を20万ボルトも高めると実験機の飛行性能はさらに向上し、試験装置の損耗を心配せねばならないほどだった。その結果を受けて専門の研究施設の建設が検討されたが突発的な会社の合併劇による混乱でその話は立ち消えとなった。 彼の業績は長らく忘れられていたが、後日、チャールズ・バーリッツの著作「The Philadelphia Experiment(フィラデルフィア計画)」内で補足的に扱われた(ブラウンが大戦中の軍事研究開発に関わっていたことから、彼の研究活動が軍事機密漏洩に繋がりかねないと軍中枢を警戒させた恐れがあると著者のバーリッツは見ていたようで、彼の活動が不審な形で次々と頓挫したことを列記している)ことでいわゆる反重力や未確認飛行物体 (UFO) の動力である等、しばしば疑似科学の領域で話題に上げられるようになり、UFOディスクロージャー・プロジェクトの影響で表面化した米軍の極秘宇宙計画用宇宙機の技術的説明の一部としても出てくるが、公式ではあくまで電気流体力学の領域で扱われる現象と定義されている。 2006年、ディスカバリーチャンネルのテレビ番組『怪しい伝説』第68回「クリスマスの電飾の危険」において、巷にいくつかある「反重力装置」の効果を検証した中で言及された。そこでは「高電圧で重力を中和する」という触れ込みのキット(ブラウンの製造した実験機とは異なる)を組み立てて作動させたところ本当に宙に浮いたが、実際はイオン風を利用しているのではないかとの仮説が立てられ、ブラウンが行ったような絶縁措置の無いまま真空チャンバーの中に装置を持ち込み実験を行ったところ当然のようにショートを起こして浮上しなかった。さらに、カリフォルニア大学バークレー校の物理学教授の元へ装置を持ち込み、高精度で重力変化を測定してみると変化なしとの結論が出され、ブラウンの実験とはまるで異なる条件であったにも関わらず、その結果を持ってブラウンの主張が間違いであるかのような結論が出された。 だが、1968年に,ノースロップ社の技術者たちはビューフィールド・ブラウン効果を利用した風洞実験を行ない,その中で翼の前縁部を高電圧に帯電させ,航空機の衝撃音波を緩和するためにその現象の軍事的有用性を調査する形でブラウンの電気重力概念について大規模な試験を行なっていた.又、1991年5月に米空軍が行った真空を使った実験(報告書名「21世紀の推進概念I~III」)では火花放電による放電破壊が起こったものの、その時に既存の理論では説明できない推力が発生したと記録されており、詳細かつ多角的な再検証が必要と思われる。 なお、近年ではブラウンの研究に詳しい人物により、コンデンサを薄い板状(上面全てが陽極で下面全てが陰極である)にし、その個々を(ウランなどの重元素の中に浸かった)石英などで外気から遮蔽するように覆うなどして完全な絶縁状態に保つ形でショート防止策を施し、さらに(コンデンサの上を陽極に下を陰極にしながら)何重にも重ねれば出力も向上し、真空チャンバー内でも十分機能するとの指摘がなされている(説明された構造から判断して、確かにイオンクラフトとは異なった装置である)。 特許等の情報については英語版を参照。 文章: ロスビー数 ロスビー数とは、地球流体力学など回転系の流体力学における非線形性を示す無次元量である。この名は、気象力学の発展に寄与し「近代気象学の父」とも呼ばれるカール=グスタフ・ロスビーに因んだものである。ロスビー数はコリオリの力と慣性力の比で現され、地球流体力学においては R o = U f L で与えられる。ここでU、Lはそれぞれ現象を代表する流速と水平方向の長さスケールであり、fはコリオリパラメータである。また、これとは別に時間ロスビー数が定義されることもある。これはコリオリの力と現象の時間変化(代表的時間スケールをTと置く)の比で、 R T = 1 f T で与えられる。 ロスビー数が小さい現象では非線形の効果は無視でき、流れの場は地衡流の関係になる。一方、台風のような現象ではロスビー数は1を越えるため、非線形効果の解釈が重要になる。 文章: シュタルク効果 シュタルク効果とは、原子や分子に一様な外部電場をかけた時に、スペクトルが変化する現象のこと。原子などのエネルギー準位が分裂するために、スペクトルにサテライト線が現れる。原子に磁場をかけた時に生じるスペクトルの分裂はゼーマン効果であり、シュタルク効果ではない。 1913年、ドイツの物理学者ヨハネス・シュタルクにより発見された。分子の回転スペクトルを量子化学的に考える際の補正項の一つ。 文章: フランツ・ケルディシュ効果 フランツ・ケルディシュ効果とは、光物性の分野における物理現象の1つ。発見者は、ドイツの物理学者ヴァルター・フランツと、ロシアの物理学者レオニード・ケルディシュ。 半導体に光が入射した時、通常は光のエネルギーがバンドギャップよりも高くなければ吸収は起こらない。この時の光の最小エネルギーを基礎吸収端と呼ぶ。半導体に高い電界を印加すると、基礎吸収端は長波長側に移動する。この現象がフランツ・ケルディシュ効果である。半導体中の電子の波動関数がバンドギャップにしみ出すことによって起こる。 電界によって半導体の誘電率を変化させることができるため、変調分光法など光学的な物性測定に利用されている。 文章: コットン効果 コットン効果は、物質の吸収帯近傍における旋光分散 (ORD) と円二色性 (CD) の一方あるいは両方の特徴的変化である。光が吸収される波長領域において、旋光度の絶対値は最初は波長にしたがって急激に変化し、吸収極大でゼロをまたぎ、その後再び波長にしたがって急激に最初とは逆向きに変化する。この現象はフランスの物理学者エメ・コットン(1869年1951年)によって1895年に発見された。 コットン効果は、波長が減少するにつれて旋光度が初めに増加する場合(コットンによって最初に発見された)「正」のコットン効果と呼ばれ、旋光度が最初に減少する場合は「負」のコットン効果と呼ばれる。 β-シートやα-ヘリックスのようなタンパク構造は、それぞれ最大値199および205 nmで負のコットン効果を示す。不規則構造は正のコットン効果を示す。 文章: メルデの実験 メルデの実験(メルデのじっけん)は、ドイツの物理学者フランツ・メルデ(英語版)が1859年に行った科学実験であり、音叉(のちに改良され電気振動子に接続された)により振動するように張られた弦が作る定常波に関するものである。この実験"a lecture-room standby"は、力学的な波が干渉現象を起こすことを実証しようとしたものである。実験において、反対方向に伝播する力学的な波は、節(英語版)と呼ばれる動かない点を作る。このような波は節と腹(振動する点)の位置が静止したままであるため、メルデにより「定在波」と呼ばれた。 定在波は、フランツ・メルデにより発見され、1860年頃に「定在波」(standing wave)という語が造語された。メルデは、音叉を使用して弦の共振周波数の2倍で張力を周期的に変化させることにより、弦にパラメトリックな振動を生成した。 文章: ボーア効果 ボーア効果とは、血液内の二酸化炭素量の変化による赤血球内のpHの変化によりヘモグロビンの酸素解離曲線が移動すること。生理学者クリスティアン・ボーア(ニールス・ボーアの父)により発見された。ヘモグロビンの酸素解離曲線がpHの低下や温度上昇などの変化によって右方変移することで末梢で酸素を解離しやすくなり、pHの上昇や温度低下などで左方変移することで結合しやすくなる効果である。 文章: フォークボール フォークボールと似た握りから投じられ、より速い球速で小さく落ちる変化球はスプリットフィンガード・ファストボール(英: split-fingered fastball)やスプリッター(英: splitter)、スプリット(英: split)、スプリットフィンガー(英: split-finger)、頭文字をとってSFFなどと表現され、日本ではスプリット、高速フォーク、高速スプリットとも呼ばれる。 流体力学者の姫野龍太郎はリリースから捕手のミットへ届くまでに約10回転するものをフォーク、約20回転するものをSFFと分類している。「フォークボールの神様」の異名を持つ杉下茂は、フォークをナックルボール系の無回転の球種であるとし、無回転のものが真のフォークで近年の一般的な日本人投手が投げるフォークの多くはSFFであると語っている。 フォークボールがボールの大円(いわゆる赤道)の、縫い目のない部分を人差し指と中指の各々の横の部分で挟んで握るのに対し、SFF(スプリット)はその両指の掌側から横の部分を縫い目に当てて握ることが多い。フォークより多く直球よりは少ないバックスピンが掛かり、フォークよりも直球に近い球速で打者の近くで落ちる変化となる。ダルビッシュ有は打者にとってSFFはフォークよりも見極めが難しい球種であると証言しており、変化の小さい物はバットの芯を外して内野ゴロを狙う時などに多用される。変化の大きい物は空振りを狙うこともでき、マイク・スコットなどは変化の大きいSFFで多くの空振りを奪った。人差し指と中指の間に深くボールを挟むには長い指が必要で、指の短い投手がフォークを習得しようとして深くボールを挟めずSFFを習得することもある。