光を保存する方法

非常に面白いことを思いつきました。
空想に近いです。
お暇なサイエンティストの方に一緒に考えていただければと思います。

まずは前知識として、「光ダクト」というものについて触れておきます。
光の反射を利用して、日光の自然光を居室に取り込み、室内照明として利用する設備のことで、これにより省CO2の期待、ZEB達成が期待されています。
https://arrow-m.co.jp/product/product05-2/

さて、ここでふと思ったことが以下になります。
この光ダクトでは、反射を何回も利用することで欲しい位置に照度を移動させてくることができます。
例えば、とある座標1点に明かりが欲しいとします。
この座標が周囲を何も囲まれていなければ日光がそのままそのポイントを照らしてくれます。
次に、今とまったく同じ座標で、その周囲が外壁で囲まれていたり、複雑に構造物があり、自然には太陽光が差し込まない場合を考えます。
とても複雑な位置にあるので、光ダクトを複雑に設置して何十回、何百回も光を反射させることでようやくその座標に光を届けることができました。

便宜上、もし太陽(日光)がオンオフすると仮定した場合、この2つの場合では、理論上、日光がオンになってからその座標に光が届くのに若干の時間のズレがあると思います。
それはとても速度が速いとは言え、高速、つまり光が届くのに時間がかかるからです。

とするのであれば、この光ダクト(のようなもの)を極端に複雑化し、反射する回数と距離を延ばすことで光を届ける速度を自由に設定できるようになるのではないでしょうか。
つまり、朝に光ダクト(のようなもの)に日光をインプットさせ、夜中にその媒体から日光をアウトプットすること(光の保存)も理論上は可能ではないだろうか、と思いました。
もし、これが実現すれば、光というどこの国でも利用することが可能なエネルギー資源の活用につながり、環境問題の解決にも大きく貢献できます。

お暇を持て余す、技術者の方々のご意見をお伺いしたいです。

No.8 ベストアンサー 回答者： lon_donburi_dge 回答日時： 2023/02/01 10:21

要は光を遠回りさせて時間稼ぎをして、光が乏しい時間に

光を与えたいということですよね。

検討する前に情報として。
地球で太陽光が届くとき、地球と太陽の距離及び光速から考えると
その光はおよそ8分前に太陽から放出された光になります。
で、太陽系の端の星の海王星でも太陽からの距離は地球と太陽の
30倍。となると、海王星まで離しても4時間しか稼げない。
昼に集めた光を夜に使おうとしたら、太陽と海王星の距離の
3倍近く遠回りさせる必要があるということ。

そして遠回りさせる構造物を直線でまかなうのは不可能なので、
反射を繰り返すとしても、#5さんの示すように1kmの間隔で
鏡で反射させた場合、100億回以上反射させる必要があります。
今、反射率が良いと言われている鏡で99.95%くらい。
それよりちょっと良い99.99%の反射率と仮定しても
反射により光がどれくらい届くかということは、
0.9999^10000000000で計算できますよね。
逆に言えば、この条件でもとの光の半分が届くようにするには
どのくらいの反射率の鏡があればよいか、と考えたとき
x^10000000000>0.5を満たすxとなりますが、
それは現実的な値なのかな？と思われます。

さらに言えば、上の条件では空気による減衰を見ていません。
空気による減衰が起きないようにするには光の通る道を
真空にする必要がありますが、そんな構造物を作れるか。

そんなことから現在の科学のもと、光ダクトの応用では
不可能でしょう。

この回答へのお礼

非常に分かりやすく、かつご丁寧な回答ありがとうございます。
具体的な数字も用いられており、話に説得力がありました。
とても参考になりました。
本当にありがとうございます。

お礼日時：2023/02/01 11:20

No.7 回答者： lv4u 回答日時： 2023/01/31 11:59

＞＞夜間に回すからといって昼間の日光がなくなるわけではありません。

日光は、人間が利用しているだけではありません。陸上の植物、動物や海中の魚たちもいます。地上の土地や海水を暖める役割などもあります。
大規模ソーラも環境破壊の元凶となっていますし、洋上の風力発電も漁業などに悪影響を与えていますし、鳥たちにも危険な存在で、環境破壊の元凶ですからね。
まあ、なかなかエネルギー問題は難しいんです。

この回答へのお礼

光ダクトシステムに、環境破壊の脅威になる要素はありませんよ。
また、メガソーラーの問題も言われていますが、それは論点がズレており、
メガソーラーの問題点は別に日光を奪い去るからではありません。
今回の光ダクトシステムを否定する例としては適切ではないかと思います。

あと内容には関係ありませんが、学会では基本的に「悪影響」という言葉は使いません。どうしても悪影響と言うのであればどのような点で影響があるのかを具体的に明示することが多いです。

御回答ありがとうございました。
(追加のご回答はご遠慮いただきますようお願いいたします。)

お礼日時：2023/01/31 12:14

No.6 回答者： lv4u 回答日時： 2023/01/31 11:19

＞＞日中に捨てられていた光エネルギーを夜間にも有効活用できるためです。

日中の光エネルギーは、捨てられたのではなく、それはお金を払っていないけど、さまざまなところで活用されていたのでは？
もし、それを夜間に回せば、昼間のエネルギーが足りなくなると思いますけどね。

この回答へのお礼

エネルギーは有限で、使用するには限度がありますよね。
これはエネルギー供給側の都合による限度だとします。
しかし、反対にエネルギー消費側の都合による限度もあります。

例えば、自動車のガソリン。
自動車のガソリンは普通車でおよそ50ℓまでしか入りません。
しかし、自動車で24時間以上連続で運転するとしたときに、昼間だろうが夜間だろうが燃料は必要なわけです。

これは例え話ですが、実際、多くの工場やプラントでも同じことが当てはまります。
もちろん昼間の日光を活用している企業や事業者はすでにたくさんあります。
しかし、そのうえで夜間にも日光を使いたいと思っている企業もたくさんいるのが実態です。
夜間に回すからといって昼間の日光がなくなるわけではありません。

先ほどの例でいうと、昼間も夜間もガソリンスタンドが営業することが可能であることと同じです。
(ガソリンは今のご時世的に貴重なものとなり、もちろん有限ではありますが、今回は説明のための例として便宜上充分に貯蔵があるものとして考えています。)

お礼日時：2023/01/31 11:31

No.5 回答者： OnneName 回答日時： 2023/01/31 11:03

光の速度が秒速30万キロメートルで有る事を知らないのですか?

1km間隔の鏡で反射させると1秒間に30万回反射ですね、1時間なら10億8千万回、12時間なら109億6千万回。

実用になるほどの光にするにはほぼ100%反射しなければ無理なことは小学生でも分かることですね。

この回答へのお礼

どうして煽るような言い方しかできないのでしょうか…。
絶対ベストアンサーには選びません。
ありがとうございました。

お礼日時：2023/01/31 11:15

No.4 回答者： lv4u 回答日時： 2023/01/31 11:00

＞＞朝に光ダクト(のようなもの)に日光をインプットさせ、夜中にその媒体から日光をアウトプットすること(光の保存)も理論上は可能ではないだろうか、と思いました。

論理的には可能です。

＞＞光というどこの国でも利用することが可能なエネルギー資源の活用につながり、環境問題の解決にも大きく貢献できます。

上の質問が論理的に可能だとしても、この結論にどう繋がるのか分かりません。「論理の飛躍」だと感じます。

この回答へのお礼

＞上の質問が論理的に可能だとしても、この結論にどう繋がるのか分かりません。「論理の飛躍」だと感じます。

日中に捨てられていた光エネルギーを夜間にも有効活用できるためです。

お礼日時：2023/01/31 11:11

No.3 回答者： trka 回答日時： 2023/01/31 10:49

理想的な平面を持ち光を100%反射する反射材、及び絶対的な"真空"を実現できれば箱の中に閉じ込めることもできることになります。

少し考えれば非常に実現性の薄い事象であることは理解できます。
ところが視点を変えて地球には数百光年離れた星の光が届いているわけで、光を放った星は既に消滅していても生存している頃の星を見ることもできるわけです。
と言うわけで、一旦"地球外"に目を向ければ『光を閉じ込める箱』は割と簡単に実現できていることになります。数百光年離れた星に普通の鏡を立て、地球からそれに向けてレーザ光でも発信すれば、数百x2年後にそれを受信できるのではないでしょうか。

No.2 回答者： hunaskin 回答日時： 2023/01/31 10:25

まず、光を100%反射できる素材を作るところからですね。

ま、不可能です。

この回答へのお礼

なんで不可能なんですか？
永遠に光を保存するのがさすがに不可能というのは分かりますが…、現実に有効な範囲内での活用も不可能なのでしょうか。
しかし、現に光ダクトは存在しているわけで…。
素人考えですいませんが、分かりやすく教えていただけたら幸いです。

お礼日時：2023/01/31 10:40

No.1 回答者： 1paku 回答日時： 2023/01/31 10:19

夜光塗料の方向から研究していく方が簡単では?

この回答へのお礼

そうですね。
現在の光の保存の研究は、蓄光が主流だそうです。

お礼日時：2023/01/31 10:25