40巻夏の号

第No.158

2017

とくべつてん《特別展》「不思議まるわかり！空気があるから」2017/7/15 ～ 9/3て ん

じか い せ つ展示解説

とくべつてん▲特別展のマスコットキャラクター「オバケのくーきん」

富山市科学博物館
TOYAMA SCIENCE MUSEUM

2とやまと自然
No.1582017

てん じ かいせつ

展示解説と く べ つ て ん

特別展「不思議まるわかり！空気があるから」
市川

そんざい

真史（富山市科学博物館
ひたんとう

物理担当）

「空気のような存在」と言われるとおり、日ごろ

い しき

頃はあまり意識されることはありませんが、「空つねげんしょう気」は常に身の回りにあって、不思議な現象を引き起こしています。重たい飛行機が空を飛んしん き ろうだり、蜃気楼が見えたり、青くない山が遠くからは青く見えたりといったことは、実は空気がげんしょうあるから起こる現象です。

図２

富山市科学博物館では、平成 29 年 7 月 15
とく べつ てん白い光の成分さんらん日（土）〜 9 月 3 日（日）に、特 別 展「不思議まのではなく、太陽の光を空気が散乱するからでるわかり！空気があるから」を開 催 し、実はす（図 1）。

かい さいげん しょう“ 空気があるから ” 起きる不思議な現象を、20太陽からの光は、赤、黄、緑、青など、波長を越える実験・体験装置で解明します。以下での異 なる様々な色の光がバランスよく混 ざるは、特別展で紹介する空気の働きを「空気で見ことで、人間の目に白く見えています（図 2）。

える」「空気が動く」「空気が満タン」「空気が空気は、窒素や酸素など小さな「分子」という

こ

そう ち

とくべつてん

かいめい

しょうかい

お

かいせつ押す」の４つのテーマにわけて解説します。

こと

まちっ そさん そつぶ

つぶ、粒 の大きさは光の波粒 でできていて（表 1）さん

長よりずっと小さく、波長の短い光ほどよく散げんしょう

Ⅰらん

空気で見える（空気による光学現象）さん

乱 ます（表 2）。つまり空気は青い光を多く散近くを見ても空気は見えませんが、遠くを見
えいきょう

らん

さんらん

乱し、緑、黄と波長が長くなるにつれて散乱がさん らん

ると空気の影響が見えてきます。

少なくなり、赤い光は散乱しにくくなります。
さんらん

青色（波長 430nm）の散乱の多さは、赤色（波さん らん■空気が作る空の色

長 760nm）の約 10 倍です。空気に散乱された

む しょくとうめい

空気は無色透明に思えますが、太陽の光を浴青い光は進行方向からそれて、四方八方へ広がびた空気は、わずかに青色に光っています。たります。これが太陽の光を浴びた空気が青く光だその光はとても弱いので、すぐ近くでは見るる理由です。そのため、夜は空気が光らず、夜ことはできません。晴れた空を見上げたときのの空は青くないのです。
（正 確には、月明かりように、たくさんの空気からのわずかな光が重でも空気は青く光ります。とても弱くて目にはなりあって強まることで、はっきりとした青色見えませんが、星空の写真を撮 ると分かりまに見えるようになります。

す。
）また、散乱されやすい青い光でもその頻せいかくとさん らんだ

空気が光るのは、電球のように自ら光を出す

どひん

さんらん

とど

度は低いので、遠くで散乱された光が目に届く
表１

じゅうりょう ひ空気（大気）の成分と重量比

空気分子（合計 100%）その他（空気分子に対し）
すいじょう きさん そや雲粒など）（1 〜 3%）酸素（23.14%）
アルゴン（1.28%）

図1

光の散乱の様子。入ってきた光の一部をいろんな方向にはね返す。

きり

水：水 蒸 気、水滴（霧窒素（75.53%）

さんらん

すいてき

ちっ そ

その他分子（0.05%）

つぶつちぼこり けむりりゅう し

チリ：土埃、煙 粒 子、りゅう しこう さか ざん

海塩 粒 子、黄砂、火山ばい

灰など（10-7 〜 10-5%）

とやまと自然No.158

さんらん

表2

ひ かく

より上空にはほとんどありませんので、地上か大気成分による散乱の比較

さんらんぶっしつ

2017

えいきょう

すいてき

散乱物質

空気分子

水滴、チリ

ら真上を見上げた場合にはこれらの影響は少な

散乱名

レイリー散乱ミー散乱

く青い空が見えますが、斜め横を見ると雲粒や散乱具合

青散乱、赤透過 白（全色散乱）

チリの層を長く通るので、白さ加減が増えてい散乱場所

地上〜 20km
地上〜 1~2km
大きい
小さい（光の波長と同じ（光の波長のてい ど10 分の 1 以下） 〜数 10 倍程 度）

きます。つまり、空の色は真上から地平線に近

さんらん

さんらん

さんらん

さんらん

さんらん

さんらんぶっしつ

散乱物質の大きさ

ななさんらん

とう かさんらん

さんらんぶっしつ

散乱物質の分量変わらないと ちゅう

そう

か げん

まふ

わりあい

づくほど青色に白の混ざる割合が多くなり、かすんだ水色になるのです。高い山へ行くと、雲つぶ

えいきょうへ

さんらん

へ

白い散乱光が減り、粒やチリの影響が減るので、きわ だ

かんそう

青さが際立つ空となります。平地でも、乾燥し変わる

さんらん

つぶ

ぬてチリの少ない空気のきれいな日には、抜ける

とどまでの途中で何度も散乱されて、地上まで届かような青い空が広がることがあります。
さんらん

では、散乱されずまっすぐ進んだ光はどう変ない、ということもありません。ちょうど良い
こくらいの空気の濃さなのです。

まわるのでしょうか？バランスよく混じって白色

ぎ もん

ぬ

ここで、一つ疑問がでてきます。空の青色をだった光から、青色成分が多く抜けていき、結空気が作るのであれば、空気分子の分量は常に果として黄色や赤色の成分が多く残ります。昼変わらないので、空の色はいつも同じはずで間の太陽の光は、大気として存在する空気を上す。確かに、時刻によって空の色が変わるのはから通り抜け、比較的短い距離しか通らないの太陽の動きが原因ですが、同じ場所同じ時刻でで、白色から黄色に見えます。一方で、夕方のも日によって空の色は異なります。これはなぜ太陽は、大気を横から通 り抜 け、昼間より 25でしょうか。実は、大気中には、空気分子の他、青色成分倍ほど長い距 離 を通るので（図 3）に、その量が常に変わる水やチリが含まれていがより多く抜けて、結果としてオレンジから赤るのです（表１）。水は大気中に１〜３％存 在色に見えます。

つね

たしじ こくげんいん

じ こくことほか

つねふくそん ざい

つう じょうじょう たいえきたいじょうたい

きり

すい じょう き

そんざい

とおぬ

ひ かくてき

きょ り

とおぬ

きょ り
ぬし、通 常 は気体 状 態 である水 蒸 気 として、多つぶただよ

いと液体 状 態の霧や雲粒として漂 っています。
つちぼこり

りゅう しか ざんばい

チリの成分は土埃や海塩 粒 子、火山灰など様々で、その量もその時々で変化します。共通する
つぶのは、空気分子よりも粒のサイズが大きいことことです。そのため空気分子と異なり、どの色の光も同じように散乱します。結果として、白い光
つぶ

きょ り

図3

さんらん

さんらん

大気中を光が通る距離
ぎ もんが来たら雲粒やチリが散乱する光は白く、青いここで、また一つ疑問がでてきます。光が赤光が来たら散乱する光も青く、赤い光なら散乱くなるのは、白い光から青色成分が抜けて直進

光も赤いのです。雲粒やチリが大気中に存在すしてきた光だけ、つまり丸い太陽本体だけのはる量は、空気分子に比べて大変少ないのですが、ずです。ところが、夕方の赤い太陽の周りには、効率よく光を散乱するので、少しの量の変化で同じく赤い夕焼け空が広がっています。夕焼けも、散乱具合が大きく変わります。典型的なの空の赤色はどこから来るのでしょうか？この原さんらん

さんらん

つぶ

そんざい

くらこうりつさんらん

さんらん
つぶ

たくさん

は雲粒が沢山集まった「雲」で、雲は白く光っ
わりあい

じゅう

ぬげんいん

つぶ

因も大気中の雲粒やチリです。夕方には太陽かとどつぶさんらんさんらん

かたよています。この雲中でも水の割合は大気中の重らは赤い光が届くので、雲粒やチリが散乱する量 比で 3％程度です。そして雲は刻一刻と姿を光も赤色です。ただし、散乱する方向に偏りが変えています。雲ほど濃密に集まっていなくてあり、太陽光と同じ向きが多く反対向きは少な

も大気中に雲粒やチリは存在し、大気の下層のいので、結果として空全体は赤くならず夕日の地上付近、約 1 〜 2km に多くあります。それ周りの空だけが赤く染まるのです。

りょう ひてい ど

こくいっこくすがたのうみつ

つぶ

そんざい

か そう

そ3

4とやまと自然
No.158

2017

おうおそ

みつ ど

山の青さを考えてみましょう。良く晴れた日応じて光の速度は遅くなります。空気の密度はに遠くの山が青く見えるのは、青空と同じ、空気 圧 が同じなら温度が下がると大きくなるの気の色なのです。遠くの山ほど手前にたくさんで、空気の温度が下がると光の速度は遅くなりの空気があり、青い光が強くなる一方で、山のます。つまり、異なる温度の空気が接するとこ

木々や岩から出る光は弱くなるので、手前の空ろでは、それぞれの空気中の光の速度が異なる気の光が勝り青く見えます。特に日かげの斜面ため、その境 界で光が曲がるのです。ただし、から出る光はもともと弱いので、より青く見え

水中と空気中の光の速度差は 25% 程 度 あり水ます。しかし、雪山の白い斜面は光を強く反射面では光は大きく曲がりますが、常温付近で空するので、空気の青い光よりも強く届き白いま

気の温度が 5℃異なる場合の速度差は 0.0005％

まさしゃめんしゃめん

はんしゃ

とどまで見えるため、雪山は、日なたが白く、日かげは青く見えるのです。こうして考えると、山き あつ

おそこと

せっこと

きょう かいてい どじょうおんこと

てい ど程度しかなく、光の曲がる角度はとてもわずかです。の青色は、手前の空気の色、ということになります。富山きときと空港から見える山々の青色
つるぎ だけを考えると、剱岳は上市町を 50％立山町を 27
おお なんじ％富山市を 23％通った空気の色、大 汝 山は立

しん き ろう図5

やく し だけ山町 75％富山市 25％、薬師岳は富山市の空気船が反転して見えた上位蜃気楼

しん き ろうこと

そうきょうかい蜃気楼とは、温度が異なる空気層の境界を光の色 100%、といえますね（図 4）。

つう かのが通過することで曲がり、遠方の景色が伸びた
ちぢげん しょう

り縮んだり、反転して見えたりする現象です。

じょう そうか そう

しん き

上 層 が温かく下 層 が冷たい場合は「上位蜃 気ろう

ぎゃく

しん き ろう楼」、その逆は「下位蜃気楼」と分類されます。
しん き ろうひ かくてきひんぱん

下位蜃気楼は年間を通じて比較的頻繁に見られ、夏の暑い日にアスファルト道路上でみられにみず

げんしょう

しん き ろうげん

る「逃げ水」現象も下位蜃気楼と同じ原理の現しょう

あたたそう

象です。暖かい空気層は地表や海面上のわずかそんざい

数 cm 〜数十 cm の高さにだけ存在します。
しん き ろうひん どめすら上位蜃気楼は変化が大きく頻度が少ない珍し
げん しょうだん き そうそうい現 象 です。このときは暖 気 層 と冷気層 の温てい ど

図4

富山きときと空港からみた山の青色
しん き ろうすがた

きょうかいそうあつ

度差は 1 〜 4℃程度、温度境 界層の厚みは数 m

てい ど程度なので、光の曲がる角度は小さいですが、きょ■空気で変わる蜃気楼の姿

数 km 〜十数 km 先の景色を見ることで長い距

空気は、レンズのように光を曲げることもあなな

り

あらわ

離を光が進むので、目に見える変化が現れます。

ります。例えば、空気中から水面に斜めに光が差したとき、水面のところで光は下向きに折れ曲がって進みます。これは、水中の光の速度がおそ

きょうかい

空気中より遅いため、その境界で光が曲がるの

しん き ろう図6です。同様のことが、空気中でも起こります。

上位蜃気楼の見え方とくしゅ

かんきょうげんいん

空気中の光の速度は真空中とほぼ同じです

このような特殊な温度環境になる原因についが、全く同じではありません。15℃の空気中て、これまで立山連峰からの冷たい雪解け水がでは真空中に比 べて、0.028％ほど遅 くなりま

富山湾に流れ込むことで海面付近の空気が冷やす。さらに、空気の密度が大きくなるとそれにされて上暖下冷の空気層ができるとされていま

くら

おそ

みつ ど

れんぽう

わん

ながゆき どこそうとやまと自然No.158

だん き

ながこ

2017

じゅんかん

したが、近年では陸上の暖気が海上に流れ込んうという循環する流れができることで、部屋全でくることで上暖下冷になるとの説が有力で体が暖められます。地球規模でも対流によってす。

赤道付近の熱が北極や南極方面に運ばれることⅡ

あたたきぼかんきょう

りゅうどうしんどう

げんしょう

空気が動く（空気の流動振動による現象）

ひ ごろそん ざい

で、全体として地球がおだやかな温度環境になる働きをしています。

日 頃 空気の存 在 を感じることはありません
そんざい

が、空気が動くとその存在に気づくことができしんどう■音ます。例えば、空気が流れると風として、振動すると音として感じます。

おんげん

音は空気のふるえです。音源の連続的なふるおあつりょくえる動きが空気を押し引きし、空気の圧力の変化として伝わっていきます。
へ■風

あつりょく

じょうたい

じょうたい

せっ

あつりょく

空気が減ると圧力が小さくなるので、音の力圧力の高い状態の空気と低い状態の空気が接も小さく弱くなりますが、ふるえる速さは変わしているとき、圧力の高い側から低い方へ空気らないので、音の高さや伝わる速度は変わりまが流れます。これが風です。風船に空気をいれせん。空気が無くなると、音は伝わりません。

あつりょく

ふく

じょう たいそうぞうて膨らませた状態を想像するとよいでしょう。
あつりょく

この場合、風船中の空気の圧力は周りの空気よⅢ

みつ どい ぞん

げんしょう

空気が満タン（空気密度に依存する現象）

ひ ごろりも高くなっています。風船の口を開けると、日頃空気の重さは感じませんが、空気にも重中の空気が勢いよく吹き出してきます。そしてさがあります。その重さは、1 m3 で約 1.2kg で風船が縮んで中と周りの圧力が同じになると、す。このような重さを持つ空気が、地上のあら空気の流れは止まります。このように、気圧にゆる所に満たされていて、私たちはその中で活差があると、圧力が均等になるように高気圧か動しています。いわば、空気の海の底で暮らしら低気圧へと空気が動くことで風がおき、気圧ているのです。

いきお

ふ

だ

ちぢ

あつ りょく

き あつ

あつりょく

きんとう

こう き あつてい き あつき あつ

きんいつわたしくが均一になると風はやみます。
ふ

水面を風が吹くと、空気が水をこすり小さなふていこう■空気抵抗

おさざ波ができます。水面の上をさらに風が吹きものが空気中を動くとき、空気を押しのけな続けると波は次第に大きくなり、海でよく見るがら動く必要があります。空気には重さがある波となります。このように海の波は風によってので、その空気を動かすためには力が必要です。

作られていて、「風 波」と呼 ばれ、地震によっこれがものの動きを妨げる「空気抵抗」となりてできる津波や台風で生じる高波などと区別さます。もののサイズが大きいほど空気抵抗は比

し だい

ふう はよ

じ しん

つ なみ

れています。海にいつも波があるのは、海の上ふをいつも風が吹いているからです。

さまたていこうていこう

ひれい

例して大きくなるので、同じ重さでも小石と羽ていこう

根では、羽根の方が空気抵抗が大きく、同時に落としても羽根の方がゆっくり落ちます。
ぞう か■対流ていこうものの動く速度が増加すると空気抵抗も大き

せっ

えいきょう

対流は、温度差のある空気どうしが接していくなります。その影響はサイズより大きく、速る場合にできる空気の流れです。温かくて軽い度の二乗に比例します。雲の中で出来た雨粒は空気が上に浮き、冷たく重い空気が下に沈みま重力の力で落下しながら加速しますが、加速すす。気圧差で生じる風が気圧を均一にするようるほど空気抵抗も大きくなるので、ある速度まに、対流は温度を均一にする働きがあります。

で達すると重力と空気抵 抗 の大きさが等しく

例えば部屋の隅にストーブを設置したら、暖めなり、それ以上は加速しなくなります。そのられた空気が天井まで上昇し、部屋の反対側のため、雨 粒 の大きさにより最終的に到 達 する

天井で冷やされて下降して再びストーブに向か速度（終 端 速度）は決まっていて、小 粒 の雨う

しず

き あつ さ

き あつ

きんいつ

きん いつ

すみ

てんじょう

てんじょう

せっ ち

あたた

じょうしょう

か こう

ふたた

ひ れい

あまつぶていこう

てい こう

あま つぶ

とう たつ

しゅう たんこ つぶ56とやまと自然No.1582017

ふ つう

あま つぶ（直径 0.5mm）で毎秒 2m、普 通 の雨 粒（直径おお つぶ2mm）で毎秒 7m、大粒の雨（直径 5mm）で毎てい ど

あま つぶ

秒 10m 程 度 です。さらに雨 粒 が大きくなって
こてい こう

直径 8mm を超 えるあたりから、空気抵 抗 の力
あまつぶ

ぶんれつ

で雨粒の形が大きく変形してつぶれ、分裂してあまつぶしまうため、それ以上の速度の雨粒は落ちてき
あまつぶません。このおかげで、雨粒は高いところからいた落ちてきますが、あたっても痛くはないのです。

図7

う ちゅう

さらに高いところ、宇宙からやってくる流星やいんせき隕石も、大気とぶつかることで加熱されて光っも

つ

げんそく

げんしょう

る変化が減少します。て燃え尽きたり、減速されます。おかげで、空気のない月のようにクレーターだらけの地表に

ふ りょく

■浮 力

えいきょううヘリウム風船が浮かぶのは、周りの空気がヘならずにすみます。
（地表にクレーターが少な）
いのは、風化や植生の影響もあります。

こう か

変化球のマグナス効果

みつリウムガスよりも重いからです。ヘリウムの密どおあ度 は空気の 14% ほどです。空気の押 し上 げる■飛ぶ力とヘリウムの重さによる下向きの力との差

つばさ

う

飛行機は翼に空気を受けることで飛ぶための86% がヘリウムを浮かせる力となっています。

上向きの力を得ているので、空気がなければ飛周りがヘリウムより軽い水素ガスで満たされてべません。鳥や虫やヘリコプターも同じです。

いる場合は、ヘリウム風船は沈みます。

うす

つばさ

すい そ

しず

あたた

標高の高いところでは空気が薄くなり、翼に受熱気球は空気を暖 めることで周りの空気よ

みつ ど

う

ける空気からの力は弱まるので、上向きの力はり密度を小さくし、軽くすることで浮く力を得小さくなります。飛行機の場合は飛ぶスピードています。

つばさ

おぎなを上げることで翼に受ける力を補えますが、ヘかいてんよくリコプターでは回転翼の回転数を上げるのにはげんかい

くらむずか限界があるので、飛行機に比べ高所の飛行は難

れいぼう

■冷房

だんぼうこう かもかんたん

暖房効果を得るのは簡単です。灯油やガスをしくなります。ホバリングしながらエサをとる

燃やしたり電気を流すなど、エネルギーを消費ハチドリにとっても空気密度が薄くなるほどよすることで熱を発生させれば温かくできます。

り速く羽ばたかなければならないため、高所に一方、冷房は簡単ではありません。人類が火を住むハチドリはエサの取り方を工夫し飛行時間使い始めたのは 100 万年ほど前といわれていが最小となるようにしているそうです。

ますが、機械で冷やす技術が実用化されてきたみつ どうす

く ふう

れいぼう

かんたん

ぎ じゅつのはわずか 200 年ほど前からです。その前はち いき■変化球ち いきれい天然の氷を寒い地 域 から温かい地 域 に運び冷

野球やサッカーのボールを回転させると、飛ぼう

れいきゃく房・冷却に使っていました。米国ボストンの氷んでいく方向が変化します。ボールの進む向きがはるばる日本まで運ばれていた時代もありまと回転方向が同じ面では、空気の流れが遅くなした。

おそ

あつりょく

反対の面では低くなり、るので圧力が高くなり、ものを冷やすには、熱を取り去るしか方法がこの圧 力 差で曲がります。これはマグナス効ありません。
取り去るにはヒートポンプを使い、果と呼ばれています。
ビーチボールや卓球など、取り去った熱はどこかに捨てなければなりませ軽いボールの場合は特によく曲がります。空気ん。エアコンでは、外の空気中に熱を捨てるこが薄く密度が小さいと空気抵抗が減って球速はとで冷気を作っています。空気がなければ手近上がりますが、圧力も弱まりますので回転によに熱を捨てるところが無くなり、冷房はさらにあつ りょく

かこう

よ

うす

たっきゅう

みつ どていこう

あつりょく

へす

すす

れいぼう

とやまと自然

こんなん

う ちゅう

せっ しょく めん

もNo.158

2017じっ さい

せっ困難なものとなります。宇宙では空気の対流でりますが、接 触 面 からの空気漏 れや実 際 の接熱を排出することが出来ないので、国際宇宙ス

触 面積などから実際はもっと小さくなります。

はいしゅつ

こくさい う ちゅう
はいしゅつ

しょく めん

じっ さい
さかテーションでは、内部で発生した熱を排出するプッチンプリンが逆さまにしても落ちないのもために、巨 大 な放熱板を使って宇 宙 空間に放吸 盤と同じ仕組みで、大気圧が支えています。

きょ だいう ちゅう

ほうしゃ

射で熱を放出しています。

きゅう ばんたい き あつささ

あつりょく さプッチンすることで内部に空気が入り圧力差が無くなるので、プリンの重さで落ちてきます。

■山に登ると寒くなる
山に登ると寒くなるのは、標高が高くなるにき あつぼうちょう

うて お■手押しポンプやストローて お

つれて気圧が低くなり、空気が膨張して薄くな

手押しポンプは、レバーで水中のピストンをるからです。もし空気がなければ、山の上でも上下させつつ、二つの逆 流 防 止 弁 で水の流れ平地でも、温度はほとんど変わりません。
（たを一方通行にすることで、水をくみ上げます。

だし、日かげと日なたの温度差が大変大きくなピストンを引き上げると、手押しポンプ内の圧ります。）

力が下がるので、井戸の水面にかかっている大Ⅳ

ぎゃく りゅう ぼう し べんて おりょく

いどたいき あつおたい き あつおあて気圧によって水がパイプ内に押し上げられ、手げんしょう

お空気が押す（大気圧による現象）

い しきあつどうにゅう

押しポンプ内へと水が導入されます。ピストンわたし

意識することはありませんが、私たちの体はおいつもかなり強い力で空気から押 されていまき あつて おていを動かすことでつくられる手押しポンプ内の低

あつ

たい き あつたい

圧と大気圧の差で水は引き上げられるので、大き あつす。1 気 圧 というその大きさは 10 cm × 10cm

気圧以上に水を引き上げることはできません。の広さで 100kg にもなります。1 m3 で約 1.2kg

大気圧は水深 10m の水圧と同じ大きさなので、の重さがある空気が上空 10km 以上にわたって水をくみ上げられる限 界 は 10m となります。

積み重なっているためです。人や動物の体はそ電動ポンプであっても上限は同じです。また、の力に耐えられるように出来ています。ちょう

高い山に行くと大気圧が下がるので、くみ上げど水中の魚にとって水圧が気にならないのと同られる限界の深さが減ります。ストローで水をじでしょう。手のひらほどの広さに 100kg な吸うときも同じ仕組みです。もし長いストローんて、すごく重そうに思えますが、手の反対側を用意すれば、原理的には 10m の高さまで吸たえ

すいあつ

たい き あつすいあつげん かい

じょう げんたい き あつげんかい

へす

すにも同じ 100kg の力がかかるので重くはありません。
きゅうばん■吸盤きゅうばん

まどかべ

吸盤は、窓ガラスやタイル壁などのつるつるおな面に皿形のゴムを押しつけることでくっつきおかべぬます。押しつけて壁とゴムの間の空気を抜くと、もどゴムが元の皿形に戻ろうとして広がるため、中あつりょく

たい き あつの空気の圧力が小さくなります。外側は大気圧
き あつ さのままなので、この内部と外側の気圧差で吸 着ぬ

きゅう ちゃく りょくします。内部の空気を抜 くほど吸 着 力 は強くあつりょくなりますが、内部が真空となって圧力がゼロにたい き あつ

図8

きゅうちゃくきゅうちゃくて お

手押しポンプの仕組み

あい上げることができます。
きゅうばんてお吸盤も手押しポンプも、真空の力で引きつけなっても、大気圧以上の力で吸着することはあている、という感じがしますが、真空の力とはりません。吸 盤 の吸 着 力 は吸 盤 が大きければ内部の低圧と大気圧の押し合う力の差が原因で大きいほど強いことになります。原理的には、すので、大気圧以上の力になることはありませ10cm × 10cm の吸 盤 は 100kg を支 える力があん。いわば、真空は受け身の力なのです。

きゅう ばんきゅう ちゃく りょく

きゅう ばんきゅう ばん

ささていあつたい き あつお

あげんいん

たい き あつ7

8とやまと自然
No.1582017

ふっとう■水が 100℃で沸騰

ふっとう

Ⅵ

ふっとう

水を熱すると 100℃で沸騰します。沸騰をミ
えきたい

てん じ

しょうかい

展示の紹介

エントランス

クロに見ると、液体としてゆるやかにつながっ空気ロボット「オバケのくーきん」とていた水分子の動きが激しくなり、水の内部か「クロネコのみーにゃん」他１体

はげ

たんどく

ら水分子単独で気体として空中に出て行くよう
じょうたい

つうじょう

ほか

Ⅰ

げんしょう

空気で見える（空気による光学現象）
さいげんそう ちになった状態です。通常の温度でも水分子は水

青空と夕日再現装置

面から空中に出て行きますが、沸騰時よりずっ

山の青さ再現装置と少なく、この状態は蒸発と呼ばれます。なぜ蜃気楼発生装置

少ないかというと、出て行く力が大気圧より弱蜃気楼の光路可視化装置

ふっとう

じょうたい

じょうはつ

さいげんそう ち

よたい き あつじょうしょうたい きいからです。温度が上昇し、出て行く力が大気

あつⅡ

しん き ろうそう ち

しん き ろうかしんどう

ほう空気砲（小型）行き、沸騰という状 態になります。そのため、空気砲（大型）

じょう たいほうたい き あつ

ふう

大気圧が大きくなれば水分子はなかなか出て行
ふっとう

風チューブ（フウチューブ）

じょうしょうさか

けず沸騰する温度が上昇し、小さくなれば低い
ふっとう

げんしょう

空気が動く（空気の流動振動による現象）

圧より強くなると、次々に水分子が空中に出てふっ とう

し か そう ちう

逆さ浮かんで止まるボール

たい き あつちょうせん

温度で沸騰します。立山の室堂平の大気圧は約

風速計に挑戦

760hPa、平地の約 3/4 の大きさで、水は約 92

風による造波装置℃で沸騰します。水が何℃で沸騰するかを決め空気台車ているのは大気圧なのです。

音の共鳴でミラーボールが揺れる

ふっとう

ぞう は そう ち

ふっとう

たい き あつゆみつ どちが音の伝達の空気密度による違い

Ⅴ

おわりにまわうす

そんざい

空気は地球表面の薄っぺらい場所に存在する
う ちゅう

そんざい

まわりどうろう回り灯籠

Ⅲ

みつ どい ぞん

げんしょう

空気が満タン（空気密度に依存する現象）
き あつともな

き あつともな

ようりょく

だけで、宇宙の中では当たり前の存在ではあり気圧変化に伴う揚力の変化体験ません。ここに挙げた様々な不思議は、実は地気圧変化に伴う羽の落下速度比較

ひ かく

すず

球だけで起こることなのです。このことは世の涼しい部屋と暑い外中の現象を科学的に理解するのにきっと役に立雨つぶダンス

つはずです。

回転によるボール軌跡の変化

げんしょうり かい

げん しょうせっう「気身の回りで不思議な現象に接したとき、のせいかな？」と思ったら、代わりに「空気のせいかも？」と考えてみれば、案外当たっていき せき

ヘリウム風船が浮かぶⅣ

お

たい き あつげんしょう

空気が押す（大気圧による現象）
きゅうばん

そう ちて おとうめい も けい

吸盤ぶら下がり体験装置

手押しポンプの透明模型

るかもしれませんよ。

真空バズーカ

げんあつ

ふっとう

減圧すると湯温変わらず沸騰する

とくべつてん平成 29 年度 特別展

エピローグ「不思議まるわかり！空気があるから」

う ちゅう

宇宙から見た地球大気「空気は地球の表面だけにある」

かいさい

開催期間：7月15日(土)〜9月3日(日)場所：富山市科学博物館
とくべつてんかんらんりょう

とくべつてん じ しつ

２階特別展示室※特別展観覧料（100 円）と入館料が必要です。
（高校生以下は無料）

しゅさい

主催：富山市科学博物館とやまと自然 第40巻第2号（夏の号）（通算158号）平成29年7月1日発行
発行所 富山市科学博物館 〒 939-8084 富山市西中野町一丁目 8－31
TEL 076-491-2125 FAX 076-421-5950 URL http://www.tsm.toyama.toyama.jp/
発行責任者 宮本博行 印刷所 中央印刷株式会社 TEL 076-432-6572