オーロラの発生原理について詳しく教えてください。

A 回答 (4件)

 


  オーロラの発生機構(特に、その維持機構)は、かなり難しい処もあり、最近(1970年代以降の人工衛星での観測)になって、ようやく機構が分かって来ました。従って、詳細にというと、かなり難しい話になって来ますす、わたしもよく分かりません(これは、オーロラが持続的に見えるのは、何かの発電作用だと考えられ、地球高空で、そういう発電が行われているためです)。
 
  ここでは、簡単に、しかし、理解できるように詳しく説明します。オーロラの発生には、三つの条件が必要です。「太陽風、惑星磁場、大気」です。この三つが揃っていると、オーロラが発生します。太陽系のなかには、太陽風が何時も吹いていますから、太陽系のなかの惑星には、地球以外にもオーロラがあると考えられます。実際、木星、土星、天王星などには、オーロラがあることが、宇宙探査で確認できました。火星、金星は、大気があっても、磁場が弱く、オーロラが発生するには足りないので、これらの惑星には、オーロラはないそうです。
 
  オーロラは何故光っているのかということです。これは、ネオンサインのネオンが光っているのと同じ原理です。多少違いますが、蛍光灯が光っているのも、「基本原理」からすると、オーロラの光と似ています。ネオンサインは、真空のガラスのチューブのなかに、ネオン原子が入っています。そして、このチューブの両端に、高い電圧をかけると、チューブの真空のなかで、電極から、電子が飛び出し、電子はネオンの原子にぶつかり、ネオンにエネルギーを与えます。これを「励起現象」と言います。普通、励起された原子は、「光」の形で吸収したエネルギーを放出し、元に戻ります。この時、放出された光が、ネオンサインのあの耀く光であり、あの色々な色なのです(ネオン原子以外の原子だと、違う色が出ます)。
 
  蛍光灯が光るのもよく似ています。蛍光灯のなかは真空になっていて、両端に電気を加えると、真空の蛍光管のなかで、電子が電極から放出され流れます。この電子が、蛍光管の内側に塗られている「蛍光物質」に吸収され、同じように励起しれ、光を放出します。この「光」で、蛍光灯は耀いているのです。
 
  オーロラの場合は、太陽からは、色々な高いエネルギーの荷電粒子や放射線が地球には訪れています。こういう高いエネルギーの荷電粒子は、電子や陽子なのです。太陽からは、こういう粒子が何時でも放出されていて、太陽系のなかを、ずっと流れているので、これを、「太陽風」とも呼びます。太陽から、電子や陽子の粒子の「風」が、まわりの空間、太陽系のなかに放射され、吹いているという感じです。
 
  この太陽風のなかの電子や陽子が、北極や南極近くの高空に近づくと、地球の磁場の影響を受けます。オーロラが、流星のように瞬間光るのではなく、ずっと光っており、また襞やカーテンのように見えるのは、地球の磁場との関係ですし、磁場がないと、太陽風が吹いてきても、オーロラは発生しません。
 
  地球高空の大気の分子に太陽風のなかの電子や陽子が衝突し、励起させ、そして光を放っているのですが、持続的にカーテンのような形で光って見えるのは、太陽風を受けて、これを電気の流れに変えている機構が、高空数百キロから百キロ当たりにあるとされます。太陽風が電気に変えられ、この電気が、間接的にオーロラが光ることを維持しています。また、電気は、地球の磁場の向きと平行に発生するので(注)、北極(正確には、磁北極と言い、大きな磁石としての地球で、ちょうど、磁石が指す北の方向が、磁北極で、これは地球の回転の北極とは違います)に近いところでは、磁場の線が垂直か、それに近い形なので磁場の線に沿って電気が起こり、オーロラは、こういう磁場の線に沿った光の集まりになり、たくさん集まって、高いところから低いところまで連続し、カーテンのように見えます。赤道付近には、オーロラはできませんが、もしできた場合、磁場の線が、地表と平行になっているので、オーロラは、カーテンというより、布を上に広げたように見えるはずです。
 
   (注)電気が発生する場所あ、磁力線に沿っているということで、電気の流れ、または電場の向きが、磁力線に平行という意味ではありません。
 
  オーロラは、北極(磁北極)や南極(磁南極)近くで見え、緯度が低い場合見えません。この理由は、太陽風などを遮っている、ヴァン・アレン帯が、これらのあたりでは、強く働くからです。
 
  オーロラの色々な色は、太陽風に含まれる粒子が、空気のなかのどういう分子と衝突するかや、粒子がどれぐらいの大きさのエネルギーを持っているかで、色が決まって来ます。色々に見えるのは、色々あるからです。オーロラは、高さ百キロから数百キロで光っています。
 
  また、太陽嵐、磁気嵐というものがあり、この時、太陽の活動は普段より激しくなり、強い、量の多い、荷電粒子などが太陽から訪れます。これによって、地球の電離層が攪乱され、電離層を利用している、無線通信が混乱したり、繋がらなくなったりしますが、この時、オーロラは、大きく、明るく、華麗になり、普段は見えない、低い緯度の場所、例えば、日本列島の北の方でも見えることがあります。
 

参考URL:http://www.tdk.co.jp/tjdad01/dad00017.htm
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この回答へのお礼

ありがとうございました。なんとなくわかりました。ホームページも参考になりました。

お礼日時:2002/01/24 13:06

確かに大元は太陽から、磁場を伴って流れてくるプラズマの流れ、つまり太陽風ですが、


そのプラズマがそのままやってきてオーロラを作っているいるわけではありませんね。

ここは地球電磁気・地球惑星圏学会(http://www.kurasc.kyoto-u.ac.jp/sgepss/)の
分野紹介のページにある専門家による下記のページの解説をご覧になるのが宜しいでしょう。

参考URL:http://130.54.58.249/sgeweb/kyoiku/II-04/aurora. …
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太陽風が大気にぶつかり.空気がれいきして.発光する


と記憶しています。
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オーロラ   (01-01-14)



オーロラで、検索して、とりあえず、色々見てみて下さい。
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尚、下敷き相手では (馬)毛でも静電気が発生し易いので・・・・
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Q鉄製錬法を原料から記述して説明せよ。また、発生する各種スラグについて、その発生機構と性状を説明せよ。

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鉄製錬法なんというか、酷い問題だと思います。範囲が広すぎますね。
まず、原料の調整から精錬は始まっているとも言えます。
そして、高炉内の反応だけなのか転炉内や取鍋精錬まで含めるのかで違ってきますし、
そもそも原料が一定である保証がないので想定されるスラグも一定ではないです。
各工程で造るスラグの組成も違ってきます。
高炉→転炉→取鍋→連続鋳造という工程で鉄が造られていき、前の3工程(高炉の前の処理も含めると4工程)が鉄精錬工程ということになります。
歴史的な方法で更にたたら精錬というのが、日本刀を造るためにまだ残っています。
また屑鉄から鋼を造る電気炉精錬というのも工業的に行われています。

取り敢えずまず、高炉で検索してWikiの↓辺りで概要を掴んだほうが良いでしょうね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E7%82%89
上のリンクはあくまで鉄鉱石から銑鉄を造るまでの精錬の一部のことを大雑把に書いてあるだけです。

この後に転炉で銑鉄から製鋼が行われますが↓ですね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%A2%E7%82%89
これも大雑把に書いてあるだけですね。

この後に取鍋精錬などまだまだ精錬工程が続きます。↓Wikiの取鍋精錬の記述です。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E6%AC%A1%E7%B2%BE%E9%8C%AC

ネットで調べたら山ほど古い文献が出てくると思います。簡単に纏めろと言う方が無理です。
私は古い冶金屋なので鉄については沢山勉強しましたが、Wiki辺りに書いてある3工程の精錬反応を纏めるのが無難だと思います。
ただし、Wikiの記述は極めて簡単ですね。

それと、出題者が専門家であれば上記の様に何段階も精錬工程があることを知っていると思うのですが、
素人ならば、どこを指して精錬工程と言っているのか判りませんね。

鉄製錬法なんというか、酷い問題だと思います。範囲が広すぎますね。
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そもそも原料が一定である保証がないので想定されるスラグも一定ではないです。
各工程で造るスラグの組成も違ってきます。
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 しかし、これを急冷するとマルテンサイトという、面心立方格子のオーステナイトのまま、それが引き伸ばされてマルテンサイトになります。しかし、それでは固くはあるがもろいために、焼戻し(tempering)を行ってセメンタイトを粒間に成長させて安定化させます。なお、熱処理の温度変化により様々な状態になる。

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Q水酸化カルシウムからOHラジカル発生のメカニズム

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以下は

博士学位論文の中に書いてあることがウソだということでしょうか?

についての参考意見としてお読みください。

確かに、rad-costさんの回答のように、ホタテ貝殻セラミックスからOHラジカルが
生成している様子ですが、『水酸化カルシウムを水に溶かしたとき、OHラジカルが
発生する』とは書いてありませんね。

「論文の審査結果の要旨」の該当する部分を言い換えると...
 ホタテ貝殻セラミックスで、ホルムアルデヒドの分解が進行するんだけど、
 どのような機構で進むのかを調べてみたら、ESRでOHラジカルが発生している
 ことを捕らえたので、OHラジカルが分解の中心的役割を担っているだろうと
 いうことが強く示唆された
ということでしょう。
なお、OHラジカルがホルムアルデヒドの分解機構の中心的な役割を担っている
のは酸化チタンの場合がそうです。
(リンク参照:2つめはTiO2からOHラジカルが発生することが一般的な話として記載されています)

・・・ホルムアルデヒドの一部がH2に分解される・・・の件(くだり)は
H2Oに分解されるの誤り(誤植)と思われます。論文自体には「H2O」と記載され
ているのではないでしょうか。

博士論文ですから、間違いなく審査があります。東大や京大でなくても
きちんと審査されて博士号が取れるんです。
(私は、大学関係者じゃないですよ。)
OHラジカル発生の真偽自体については、特に、分析で引っ掛けた(ESR)ことが非常に大切なことで
要旨から判断する限り、発生していたのは事実だと私は思います。

参考URL:http://www.photocatalyst.co.jp/pdf0506/200506272829.pdf,http://www.shokubai.org/meeting/topics/97_2A02.PDF

以下は

博士学位論文の中に書いてあることがウソだということでしょうか?

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確かに、rad-costさんの回答のように、ホタテ貝殻セラミックスからOHラジカルが
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「論文の審査結果の要旨」の該当する部分を言い換えると...
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Qアッペの原理について教えて下さい。

教えて下さい。
測定原理にアッペの原理という言葉を聞きますが、これは、どのような原理なのですか?
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よろしくお願いします。

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アッベ( Abbe )の原理

長さを測定する際に起こる ”誤差 ” に関する原理で

「 測微顕微鏡を用いて 標準尺と比較して長さを測定する場合に、測定物と標準尺とを同一直線上に置けば、誤差がいちばん少なくなる。」

というのが、その内容です。

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思い込みと錯覚の相乗効果

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