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音は真空中では伝わりませんが、光が真空中でも伝わるのは、なぜなのでしょうか?

ネット等で調べてみたのですが、難しく書かれていてよくわかりません。

A 回答 (6件)

むずかしい質問ですね。

でも、結論を言えば、真空は光を伝える性質があるからです。光は電磁波ですよね。電磁波は電場と磁場の波動です。
真空中で磁石のN極とS極は引き合います。また、正負の電荷も真空中で引き合います。ですから、電場と磁場は真空中でも伝わるということです。言い換えれば、真空は電場と磁場を伝える性質を持っているということです。でも、なぜ、真空はそんな性質を持っているのでしょうか。その疑問には誰も答えられません。この種の疑問は、物理学ではなく、哲学のカテになります。
同様に、「重力はなぜ真空を伝わるのでしょうか」の疑問にも答えることが出来ません。「そういう性質があるから」としか答えようがありません。なんか、説得力に欠ける回答ですが、しかたありませんね。
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現在の物理学では空間と電磁場(光を含む)を統一する理論が完成していません。


私の個人的な見解ですが光が空間を伝わるという考え方が間違っているように思えます。
光は空間中の一次元に瞬間的に発生する電磁気的な効果と考えられます。
離れた位置で時間的な遅れが発生するのは私たちのいる空間が3次元時空であるために発生する時間差です。
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t-o-r-n さん あなたは学校の生徒さんですか。

例えば、中学何年と書いておかれると、あなたに合った回答が得られるのですが。

1.先ず、力の伝わり方を考えましょう。
空気に力を加えると、(例えば団扇であおぐ)団扇に触れた近辺が圧力を受けて圧縮されます。この圧力は圧縮された空気の後ろの部分に伝わり、この部分に圧力として伝わります。このように空気に働く圧力は、空気の変形を伴って、隣り合った部分へと、次々に伝わります。働きは「隣接型」なのです。
磁石を鉄に近付けると、引き付ける力が働きます。距離によって強さは異なりますが、力は磁石と鉄の間を「飛び越して」働きます。磁力と同様、電気力も「飛び越し型」で働きます。
力の伝わり方には、二種類あるのです。

2.音/音波は空気あるいは他の物体の振動で、ここで働いている力は「隣接型」です。従って、次々に力を伝える物質(媒体という)が必要です。
光は電気力と磁力の組み合わさった振動です。電磁波と呼ばれます。電気力と磁力は「飛び越し型」ですから、真空中でも伝わるのです。

実はこれでは答えになっていません。なぜ、「隣接型」と「飛び越し型」の二種類があるかという解明が出来ていないからです。何故、磁力は「飛び越し型」かと訊かれれば、元の質問に戻ってしまいます。
中途半端ですが、ご勘弁下さい。
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真空中を伝わるのは、


光、電波、物、力、エネルギー、重力などです。

この内、場の相互作用によって抵抗が出てくるのが物、質量です。
それ以外は場の抵抗を受けていません。

ダークエネルギーも光との相互作用はありません。
光は無抵抗で通過するので見えません。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%92%E3%83%83% …

もうそろそろ、
光は粒子のように振舞うのか?粒子なのか?
波動性を持つのか?波動なのか?
光粒子は相互作用を持たないのか?実際は粒子ではないのか?

飛躍的に理論が進化する可能性もあります。
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光は粒子だからです。


ですから、ボールが真空中を進んでいけるのと同様に、光も真空中を進んでいきます。
音が真空中で伝わらないのは、音というのは空気の振動なので、その振動する媒体が無ければ伝わらないからです。

ただし、光は音と同じように波でもあります。光は粒子であり波でもあるという不思議な性質を持った存在です。
実は、この世界にありふれている光というものは非常に不思議な存在なのです。
興味があったらさらに勉強してみることをお勧めします。
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非常に根元的な質問です。


音や光は「波」の性質を持っており、何かを媒介として振動が伝わります。
波の性質としては「干渉」「回折」などの現象が起きます。
そこで昔は宇宙には何か光を媒介する物質が充填していると考えられ、それを「エーテル」と名付けていました。
しかし、もちろん光は真空中でも伝達します。アインシュタインによれば、光は波としての性質だけでなく、粒子としての性質をもっており、それを「光子」と呼びます。粒子なので真空中を自分自身として伝わるのです。
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Q電磁波は、なぜ、真空でも伝わるのでしょうか?

物質の中を伝わるのは理解しやすいですが、物質が何も無いのに、なぜ電磁波などは伝わるのでしょうか?

Aベストアンサー

電磁場が真空に存在できるから、電磁場が真空の性質の一部だから
というのが直接的な説明なのかもしれません。

釈迦に説法かも知れませんが、ちょっと経緯を説明すると

ニュートンは真空には何もないものと頑なに信じ、遠隔作用と光の粒子説を提唱しました。
これが一時期の物理を席巻したのですが、ファラデーが提唱した近接作用や
ホイヘンスらによる光の波動説、近接作用に基づくマックスウェルによる電磁場方程式の提唱と
ヘルツによる電磁波の存在の立証で、遠隔作用と粒子説は敗れ去ります。

しょうがないので今度は、この電磁場が存在するための媒質として、
未知の物質エーテルの存在が信じられたのですが、
マイケルソン・モーレー等の実験で、これの存在も怪しくなり、現在では、
真空に直接媒体を介さずに電磁場が存在できることを、長い年月を得て、物理学者も
ようやくしぶしぶ認めたわけです。

何故という問いに対する明確な答えはありません。

Q光が、真空である宇宙空間を動ける理由を教えてください。

光が、真空である宇宙空間を動ける理由を教えてください。


宇宙空間は真空であり、そこには何の原子も存在してないと把握しています。
だからこそ音が伝わらないとも把握しているのですが。。。

どうして波長である光というものは、それらの間を移動でき、我々のところまで到達しているのでしょうか?

地震波などは、地面という媒体物がなければ到達しませんよね?



よろしくお願いします。

Aベストアンサー

光は粒子なので、空気や他の物を押し下げることで前進するわけではないです。
また物質を通して伝わる物でもないです。
物質を透過すれば屋根や壁があっても家の中が眩しいですねw

光は重力で曲がりますし、閉じ込めることも出来ます。
ブラックホールが黒いというか見えないと言われるのは光が閉じ込められているからですね。

ブラックホールの周りを、閉じ込められこそしないでも、超重力で湾曲して進む光を観測することで
ブラックホールの存在や位置を確認してたりします。

Q光や電磁波は何を媒体にして伝えているの?

光や電磁波の正体が「波」であるというのはよく聞くのですが、実感がわきません。
音の場合は空気を媒体にして疎と密の振動で音を伝えていると思うのですが、光や電磁波は一体何を振動させているのでしょうか?

Aベストアンサー

なんだか、光の粒子性質とか持ち出して、どんどん話を複雑にして、話をはぐらかしている気がしますが、電磁波(光)が媒体を必要としないことを説明するだけなら、そんな複雑なことは必要ありません。

そもそも、波とはなんでしょう?
たとえば、水の波は、
・まず、水の一部が何かの力で持ち上げられると、これによって水は位置エネルギーを得ます。
・次の瞬間、水は下へ流れ落ち、これによって周囲の水が押されて横へ流れ、運動エネルギー(速度のエネルギー)に変換されます。
・運動エネルギーは周囲の水を押し上げ、再び位置エネルギーに変換されます。
このように、水の波は位置エネルギーと運動エネルギーの相互変換を繰り返して、周囲へと広がります。

電磁波(光)の場合も、電界は磁界を生み、磁界は電界を生む、という電気と磁気の性質によって、エネルギーの相互変換を繰り返して伝わります。
波の伝搬で重要なのは、媒体があるかどうかでなく「相互変換可能な2種類のエネルギーがあるか?」なのです。

それから、私の回答へのお返事についてお答えすると
>電気における+と-を「原子から電子が抜け落ちた状態」と「電子そのもの」と認識していますが
それは、電気の本来の形であって、電気の性質ではありません。
絵の具で絵を描く時「赤の絵の具の分子構造は・・・」などと考えることはなく、「赤の絵の具は燃えるような色」という絵の具の性質だけを考えるはずです。性質を生む元は絵の具の分子構造ですが、それを利用する時まで本来の形について考える必要はありません。

なんだか、光の粒子性質とか持ち出して、どんどん話を複雑にして、話をはぐらかしている気がしますが、電磁波(光)が媒体を必要としないことを説明するだけなら、そんな複雑なことは必要ありません。

そもそも、波とはなんでしょう?
たとえば、水の波は、
・まず、水の一部が何かの力で持ち上げられると、これによって水は位置エネルギーを得ます。
・次の瞬間、水は下へ流れ落ち、これによって周囲の水が押されて横へ流れ、運動エネルギー(速度のエネルギー)に変換されます。
・運動エネルギーは周囲の水を押...続きを読む

Q光は宇宙空間を減衰しないで進んでいますか?

まず、光は真空中を減速しないで進み続けると思っているのですが、
これは正しいでしょうか?
これが正しいとすると、あらゆる星からの光が宇宙空間をとびまわっているはずですが、夜空が暗いのはどうしてでしょうか?
光と光が足されることはないのですか?

またもし、宇宙が球形だとしたら、光が同じところをぐるぐる回っていることになると思うのですが、この場合かつて放った光=過去が見えてくるという現象が起こりますか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

たとえば平面上に小さな円を描きます。この円の中に含まれる点はいくつありますか?という問題のこたえは無限個です。つまり星が仮に無限個あったとしてもそれが全天を埋める、ということにはなりません。
まして、明るさは暗黒物質などなくても単位面積あたりでは距離の2乗に反比例して減ります。だから全部足してもそんなに大きくはならないよ、ってことです。
なお、暗黒物質と通常言われているものと暗黒星雲とは関係はない、というのが通説だと思います。暗黒星雲はおそらくガス状の天体ですが、暗黒物質はそもそも既存の素粒子ではないかもしれない、むしろ観測にかかりにくい何らかの物質ですから。
また赤方偏移ですがたしかにそういう現象は存在していますが、これはすべてが赤になる、ということではありません。単に波長が長く感じられるというだけです。星は単色光を出しているわけではないので、赤方変移したらすべてが赤に見える、ということにはなりません。むしろ現在見えない紫外線が主の星などが見える事になりますね。
ついでながら宇宙の年齢も調べてみて下さい。50億年より遥かに大きくないと地球は存在できないのです。
なお、現在の宇宙がどういうものかというひとつの仮説として
「はじめての<超ひも理論>」
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4061498134/249-7932277-6597123
があります。宇宙論ではなく物質そのものの理論ですが、宇宙にもふれていますのでよろしければご一読を。

たとえば平面上に小さな円を描きます。この円の中に含まれる点はいくつありますか?という問題のこたえは無限個です。つまり星が仮に無限個あったとしてもそれが全天を埋める、ということにはなりません。
まして、明るさは暗黒物質などなくても単位面積あたりでは距離の2乗に反比例して減ります。だから全部足してもそんなに大きくはならないよ、ってことです。
なお、暗黒物質と通常言われているものと暗黒星雲とは関係はない、というのが通説だと思います。暗黒星雲はおそらくガス状の天体ですが、暗黒物質は...続きを読む

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q光とは何ですか

物理素人です

光とは何ですか

光子や電磁波であると聞きます

まず、電磁波は、何か が波のように揺れているのですか、その何かとは 何ですか

その波の幅は短くなったり長くなったり変化しえますか

その波の振動頻度は高くなったり低くなったりしますか

振動しなくなったときは、何が振動しなくなったのですか

Aベストアンサー

>まず、電磁波は、何か が波のように揺れているのですか、その何かとは 何ですか
「何か」は何もありません。
電磁波とは、電気のゆれと磁気のゆれが交互に発生したものです。

電気が流れると磁気が発生します。(電磁石の原理)
磁気が変動すると電気が発生します。(発電機の原理)

電波はこの2つの現象が、交互にくりかえし起こって、波のように空中を進むものです。(次のページの最初の図「電磁波の発生の様子」を見てください)
http://www.circuitdesign.jp/jp/technical/DesignGuide/guide3.asp

>その波の幅は短くなったり長くなったり変化しえますか
普通では短長の変化はないでしょうが、強力な磁界とか空間の歪みとかあれば、変わるかもしれません。

>振動しなくなったときは、何が振動しなくなったのですか
空間を進むうちにエネルギーを失って、最初の、磁気と電気の変化がうんと小さくなったのです。

Q光速度が不変なのには理由があるのでしょうか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。
3.どうして遅くならないの?
 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。
 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか?
 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。
 波動の性質を変えたりできませんか?
4.電磁波の進む速度は?
 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。
 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか?
 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか?
5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか?
 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。
 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。
 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)...続きを読む

Aベストアンサー

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ローレンツが考えたのは、物体がエーテル中を運動すると、エーテルとの電磁気的な力によって物体が圧縮され、長さが縮むので光の速さに差が出てこないように観測される、というものでした。これに対してアインシュタインは、光速度不変が基本法則であるとしました。その仮定に基づき、ローレンツ変換の式を求めました。考え方は違いましたが、求められた変換式はどちらも同じものでした。
 得られた変換式はどちらの考え方でも同じです。そうすると、どちらの考え方が正しいと言えるのでしょうか。歴史的に見れば、アインシュタインの考え方が受け入れられたようですが。
 真空以外の媒質中では光の速度は遅くなりますが、それはマクロ的に見た場合です。例えば水中を光が動く場合、水の分子と分子の間は真空ですから、そこの間は真空中の速度で動いていますが、分子によって光が吸収、放射され、マクロ的に見たとき、速度が遅く観測されます。通常、光速度不変という場合は、真空中での光速度を言うようです。ここでひとつ注意しなければならないことは、真空中の光速度が不変という場合、重力場ではない、という条件が必要です。重力場内では、光速度は遅くなります。したがって、質問者さんの、光の速度を遅くするのは可能か、に対しては、重力場を通せば遅くなる、と言えます。
 最後に光子の質量についてです。光子に質量があるというのは間違いですが、ないというのも間違いです。正しくは、光子の質量は定義できないし、定義する必要もない、です。光子の質量はゼロである、という話はよく聞きますが、これは静止質量のことを言っています。これまで他の方々が説明されておりますように、光の速さは一定であり、静止することはありません。したがって、光子の静止質量に意味はありません。

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ロ...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q宇宙空間に充満する物質は何なんでしょう?

宇宙空間にある物質が何か分からないので教えてください。
地球上では窒素と酸素が混ざった酸素があるように、
真空と言われる?宇宙空間に何が満ち溢れ膨張をしているのか、
また酸素の無い?宇宙空間で恒星(太陽)は何と融合してコロナを発するのか教えてください。
初歩すぎる事なのか、どの資料にも載っていないのでお願いします。

Aベストアンサー

 宇宙空間は真空ではありません。色々な物質で満ちています。その量が希薄で、「ほぼ真空と言って差し支えない」というだけです。主には水素で、この水素を使って宇宙船を飛ばそうという計画も机上にあるようです。

 宇宙が膨張しているのは、ビッグバン(もしくはインフレーション)のときの勢いだと言われています。宇宙に充満する物質が、宇宙を膨張させているのではありません(と考えられています)。

 太陽が炎を発しているのは、あれは自身の内部に蓄えた水素が核融合して熱を発しているので、酸素は必要ないのです。

Q電波と音波は違うの?

glairさんの質問「100kHz未満の電波というのはないのでしょうか? 」を拝見させていただきました。みなさんの回答の半分も理解できない私ですが、どうも電波(電磁波?)と音波の区別を理解してません。はたまた同じなのかも解かってないんですが、教えていただけませんか?

Aベストアンサー

「波」というのは、何らかの物質を構成する媒質の振動が連続的に伝播するような物理現象です。例えば、水面上に石を投げると
石が水に落ちたところから波が生じますが、この水の波は、水自身が波の進行方向に移動しているのではなく、水自体はある場所
で上下に振動しているに過ぎません。これは、波打っている水の上の葉っぱは上下に運動するだけで、波と共にすーっと横に動か
ないことからも容易に理解されることと思います。
つまり、波は通常、何らかの物質(媒質)が無いと起こりえない現象です(←ココ重要)。音波は気体・液体・固体のどのような
状態の物質中でも伝わります。気体中の音波は、気体の疎と密が伝わっていきます。ここでそれを模式的に表してみましょう。気
体を構成する分子を●や○で表現し、波の無い状態で、次の図(1)のように一次元的に媒質が並んでいるものとします。●と○の
違いには意味はありません。

(1)● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● 

ここで、音波が伝播している気体があるとき、媒質●は、右へ行ったり左へ移動したりして、ある時刻での音波は次の図(2)のよう
に表せるでしょう。●と○の二種類の記号を用いたのは、媒質の動きを分かり易くするためです。

(2)●  ● ○ ●● ● ○  ●  ● ● ○● ● ●  ○  ● ● ●○ ● ●  ●  ○ ● ●● ○ ●

ここで、媒質が詰まっている(●●のところ)部分では、気体が密に集まっているということで、圧力が高い部分です。逆に疎な
部分(●  ●のところ)は圧力が低い部分です。
図(2)から少し時間が経つと、次の図(3)のようになります。

(3)●  ●  ○ ● ●● ○ ●  ●  ● ○ ●● ● ○  ●  ● ● ○● ● ●  ○  ● ● ●○ ●

(3)は(2)よりも、疎な部分と密な部分がちょっと右に移動しています。つまり、波は図の右方向に移動しているんですけど、ここ
で気をつけなければならないのは、(2)の媒質全体が右へ移動したのではないということです。上の図をよーく見ればわかりますが、
各●や○は、初めの状態(1)から、微小な距離だけ左右に振動しているだけで、右側に全部が移動しているのではありません。
気体中の音波はこのように疎密波(縦波)という形態で伝わりますが、固体中では(固体の種類にも依りますが)、縦波以外に
横波のモードも存在します。
次に、電磁波ですが、ななななな、なんと、電磁波には媒質がありません!!!
電磁波音波や水の上の波、縄跳もひもを揺らしてできる波、などとは全然違う波です。
媒質が無いのにどうして波の性質をもつのかを議論するためには、「場」の話をしなければなりません。とてもここで説明できる
量ではないですが、非常に簡単に言ってしまうと、sesameさんも述べているように、場とは「空間のゆがみ」のことです。
例えば、我々は地球と月は、お互いに引力で引き合って安定な状態にあるとか、リンゴが落ちるのは地球がリンゴを引っ張ってい
るからだということを知っています。しかし、このような万有引力は何故存在するのでしょう?
それに答えるために「場」の概念が必要です(歴史的には電磁気学から場の概念が誕生しました)。つまり、地球でも何でも、質
量をもつ物体は、あらかじめ周りの空間に影響を与えていて(これを「ゆがんでいる」と表現します)、そのゆがんだ空間の中に
別の物体Aを置くと、その物体Aに力が作用し運動を始めるわけです。言い換えれば、ゆがんだ空間とは、空間自体に、物体に与え
るためのエネルギーが潜在的に存在しているものなのです。
電波は、万有引力(重力場)とは通常別物と理解されている、「電場」「磁場」の2つの場によって起こるものです。そして、場自
体が波動の性質をもって伝播するのが電波ですが、上の気体の疎密波が、疎と密の周期性で構成されているのと同じように、電波
は、電場と磁場の大きさが周期構造をもっています。つまり電場と磁場の大きさが大小大小大小大小・・・・と繰り返されていく
構造です。歴史的に、光(電磁波の一種)に媒質があるかどうかは激しい論争がなされました。結局媒質は無いという結論ですが、
この辺のことをお知りになりたいのであれば、「エーテル」(←媒質のこと)、「光」などのキーワードで検索されると良いでしょ
う。
結局のところ、「音波」と「電波」は同じ波の性質をもちながら、そのメカニズムには大きな違いがあります。

「波」というのは、何らかの物質を構成する媒質の振動が連続的に伝播するような物理現象です。例えば、水面上に石を投げると
石が水に落ちたところから波が生じますが、この水の波は、水自身が波の進行方向に移動しているのではなく、水自体はある場所
で上下に振動しているに過ぎません。これは、波打っている水の上の葉っぱは上下に運動するだけで、波と共にすーっと横に動か
ないことからも容易に理解されることと思います。
つまり、波は通常、何らかの物質(媒質)が無いと起こりえない現象です(←ココ重...続きを読む


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