世界はこうしてできている美しい物理のしくみ

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美しい自然現象の物理のしくみ：
夕焼けはなぜ赤いのか
ナイアガラの滝のエネルギーはどれほど凄いのか
ウユニ塩湖はなぜ鏡写しになるのか
美しい雪の結晶ができるしくみとは
クレーターができるほどの隕石の衝撃とは
月はなぜ満ち、そして欠けるのか
地球はなぜ回っているのか
太陽からは、何が降り注いでいるのか
美しい人工物の物理のしくみ：
気球はなぜ空に浮かぶ
おいしいコーヒーは、物理でつくられる？
ラップフィルムには「ファンデルワース力」がはたらく
「落ち続ける」宇宙ステーションのしくみ
何もかもを飲み込むブラックホール

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5月25日新着図書
【水滴はどうして球体になるの？ストロベリームーンはどんな月？おいしいコーヒーは気圧の変化でつくられる？美しい自然現象と機能美に満ちた人工物の世界をつくるしくみを物理の視点から美しい写真と図解で説明します。】
タイトル : 世界はこうしてできている美しい物理のしくみ
請求記号 420.4：Ka
https://mylibrary.toho-u.ac.jp/webopac/BB28198580

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　いつもの図書館の新着本リストの中で見つけた本です。
　身の回りの事象を取り上げ、科学的に解説したものですが、写真と図解が豊富で、説明もこれ以上は無理だろうというほど簡潔です。
　事象のエッセンスである物理現象の「単語」が紹介されているだけと言ってもいいような内容ですから、本書に何を求めるかをはっきりさせて手に取ることが肝要でしょう。

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青い空は波長の短い青が乱反射している（レイリー散乱）。
夕日は、青い光が散乱して届かず、波長の長い赤だけが届く。
雲が白いのは、水の粒子がすべての光を散乱しているから（ミー散乱）。全部の色をまぜると白になる。
北半球ではコリオリの力で、進行方向が右に曲がる。
青い海は、青空の反射、青以外の色を水の分子が吸収している、などいくつかの理由がある。
青の洞窟は、海水からの反射で海水が発色したように見える。
ウユニ塩湖は世界で最も平らなところ。雨が降ると深さ1センチの均一な水たまりができて鏡になる。入射角が70度以上になると反射率が急激に高まる。薄いため、風が吹いても揺れない。
マグマは、周りの岩石より軽いため上に移動しマグマだまりをつくる。溶けていた水や二酸化炭素が圧力の低下で泡になって地上に噴出する。これが噴火。
ダイヤモンドはマントル内で生成された。1000度で4万気圧。マグマと一緒に急上昇したもの。ゆっくり上昇するとグラファイトになる。
雲は10種類に分類。
地表のプレートは14~15枚。マントルの滞留で動く。アイスランドは、北アメリカプレートとユーラシアプレートで分かれていて幅10mの地割れが1年に1.5センチずつ離れている。
竜巻は、角運動保存の法則で渦巻の腕が短く早く回転している状態。
海水の結氷温度は―1.9度。氷の表面に水の膜ができるためすべる。圧力で解ける、氷の表面の分子が動く、などの説がある。
化石は、骨の成分が鉱物の成分に入れ替わってできる。
潮の満ち引きは月の引力で引っ張られる。反対側が満潮になるのは、共通の重心を回るときの遠心力による。半月のときは干満は小さく小潮。満月や新月は大きく大潮。
サメは循麟で水の抵抗を減らして早く泳ぐ。サメ肌のおかげ。リブレット形状。飛行機や水着に応用されている。
ヘンリーの法則＝液体に溶け込む気体の量は気圧に比例する。海の底は気圧が高く血液中に窒素が多く溶け込む。急浮上すると、呼吸での排出が間に合わず潜水病にかかる。
太古の地球の公転は5時間。月の引力で徐々に遅くなった。潮汐摩擦（海と海底との摩擦）で遅くなる。
宇宙の年齢は、137.99億年。最古の星は「HD140283」
星の距離は、1万光年までは年周視差で割り出せる。
ブランコは、最上部で重心を下げて最下部で上げることで位置エネルギーを運動エネルギーに変えることで揺れ幅を増やせる。
ラップは、分子が引き合うファンデルワールス力と静電気で密着する。
灯台のレンズはフレネルレンズ（凸レンズの表面だけを取り出したレンズ）。室戸岬灯台は56キロまで光が届く。
ロケットは年間100基を超えて打ち上げられている。
人工衛星は、水平投射運動で落ち続けているが地球が丸いため地面が先に逃げて釣り合っている。ISSは地上400キロ。空気抵抗がわずかにあるため時々持ち上げる。
電子顕微鏡は、光より波長の短い電波を当てて観察する。
GPSは3個の衛星との距離で位置が分かる。と4期目で補正をしている。
弾丸がまっすぐ進むのは、ライフリングで回転しながら進むから＝ジャイロ効果。ないと空気抵抗でふらつく。
飛行機は翼の上部の流速が早く下側が遅いため、その差で揚力が働く。
ジェット機に傘状の雲が生じる。ベイパーコーンと世慣れる。音速近くで発生する衝撃波で水蒸気が凝縮する。
ゴミ処理施設の白い煙は水蒸気。蒸発するのでそのまま雲にはならない。
電球のフィラメントはタングステン。高温になって発色する。LEDはp型とN型の半導体の境目で電気が衝突したエネルギーで光る。

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https://www.seitosha.co.jp/book/isbn-9784791630806.html ,
https://www.youtube.com/channel/UCkvlkwzpeJByKw5BA4m5ZRA

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物理を専門にしていない人には、これくらいが丁度良い、という初心者向けの本。私にはこれが有り難い。体系的に学ぶ必要性も自覚しながら、断片的に「物理のすべらない話」を集めて、ぼんやり全景を描いていくような学び方。クイズで例えるなら、写真のモザイクが徐々にクリアになっていくような類ではなく、一部分だけを見せられて全景を当てさせるクイズのような。

ー　太陽の光は白っぽく見える。白い光の中には7色が含まれるが、そのうち赤は波長が長く、青は波長が短い。太陽の光は空気中で酸素や窒素などの粒に当たって様々な方向に飛び散る性質がある。この現象をレイリー散乱と言う、波長の短い光ほど散乱しやすいと言う性質がある。昼間は太陽から地面までの距離は短いので、青い光が私たちの目に入ってくる。太陽が沈むと、太陽から地面までの距離は長くなり、波長の長い赤い光が届くため、夕焼けが赤く見える。

ー　水の分子は光を吸収する性質がある。海中に飛び込んだ太陽光のうち、赤、橙色を中心に吸収する。その結果、青色領域が残る。そのため、海は青くなる。

ー　太陽から宇宙空間に放射されるプラズマの風を太陽風と言う。地球には磁場のバリアがあるが、太陽風は地球を避ける形で、地球の後ろ側へ流れ込みそこにプラズマだまりを作る。その後、プラズマの中の電子が地球の磁力線に沿って加速され、極地に降り注ぐ。この時電子は高層大気中の原子や分子にぶつかって光を発する。この現象がオーロラと呼ばれるもの。

ー　飛行機の表面は、様々な乱流に覆われ、摩擦抵抗を受けるが、サメ肌を応用した。リブレット形状により摩擦抵抗を減らし、燃費を向上させている。塗装型リブレットは、約5%の表面摩擦抵抗を減らしたと言う実験結果もある。

ー　新幹線の先端が長いのは空気抵抗を減らす目的だけではなく、車体がトンネルに突入した際におけるトンネル微気圧波による騒音を軽減するためでもある。

太陽フレアが話題になったので、オーロラに関しては興味深い内容だった。