[記事公開日]2016/04/28

太陽光は7色のスペクトルの他にも赤外線やX線など様々な波長の電磁波がある

    電磁スペクトル全体と、可視光部分のクローズアップ

太陽光のうち人間の目で見える可視光線は7色のスペクトルで表される

太陽からは、目に見える可視光線の他にも、様々な波長の光が来ています。

目に見える可視光線は、一般的に、虹と同じ7色で表されます。

7色とは、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫になります。

プリズムに太陽の光を通すと、虹と同じ7色の帯が見えますが、波長ごとに色が順に移り変わること、あるいはその色の並ぶさまを光のスペクトルと呼びます。

光のスペクトルは、日本語では、波長が長いものから順番に、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫で表されますが、これは国や文化によって分類の仕方が異なります。

例えば、アメリカやフランスなどでは、赤、橙、黄、緑、青、紫の6色になります。

また、スェーデンの場合は、赤、黄、青、緑、桃、藍の6色となるようです。

そして、ドイツでは5色で表現するとのことですが、日本でも昔は5色で表現されていたそうなので、少し驚きです。

可視光は、国や文化によって表現は異なりますが、数字ではおおよその定義が決まっています。

☆可視光線

太陽やそのほか様々な照明から発せられる電磁波のうち、人の目で見える波長のことであり、いわゆる光のことを指します。

JIS(日本工業規格)の Z8120の定義によれば、可視光線に相当する電磁波の波長の下界はおおよそ360~400 nm(ナノメートル)であり、上界はおおよそ760~830 nm(ナノメートル)になるようです。

可視光線より波長が短くなっても長くなっても、ヒトの目には見ることができなくなりますが、可視光線より波長の短いものを紫外線、長いものを赤外線と呼びます。

可視光線に対し、赤外線と紫外線を指して、不可視光線(ふかしこうせん)と呼ぶ場合もありますが、赤外線と紫外線以外にも、X線やガンマ線、あるいは電波(マイクロ波)などの、様々な目には見えない周波数の電磁波が、太陽の光からやって来ています。

 

赤外線・紫外線・X線・ガンマ線・電波(マイクロ波)など様々な波長の電磁波

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人間の目に見える可視光線の他にも、様々な波長の電磁波が太陽光からやって来ています。

可視光線のうち、最も波長の長いもの(周波数が低いもの)が「赤」になりますが、可視光線の「赤」の外にあるのが、赤外線になります。

そして、赤外線よりもさらに波長が長くなると、電波(マイクロ波)になります。

また、可視光線のうち、最も波長の短いもの(周波数が高いもの)が「紫」になりますが、可視光線の「紫」の外にあるのが、紫外線になります。

そして、紫外線よりもさらに波長が短くなると、X線になりますが、X線よりもさらに波長が短いものはガンマ線と呼ばれます。

★赤外線

赤外線は、可視光線の赤色より波長が長く(周波数が低い)、ミリ波長の電波(マイクロ波)より波長の短い電磁波全般を指します。

波長ではおよそ0.7マイクロメートルから1ミリメートル に分布します。

さらに、波長によって、近赤外線、中赤外線、遠赤外線に分けられます。

赤外線は、温度を持つ全ての物体から放射されているため、別名「熱輻射」という名前でも呼ばれます。

赤外線の応用として、誰でも最初に思い付くのは、コタツかも知れません。

また、電気コンロなどにも赤外線が使われています。

そして、近赤外線の代表的な応用例としては、光ファイバー通信があります。

★電波

赤外線より周波数が低い(波長の長い)ものは電波と呼ばれます。

電波の波長範囲の定義にはいくつもの異なるものがあるようですが、日本の電波法では波長0.1ミリメートル以上の電磁波を電波と分類しているようです。

電波の最も特徴的な応用方法は通信分野であることは、よく知られています。

電波はその他にも、「電波分光」という分野でも利用されています。

分光とは物質に光(可視光)を当てて、その吸収や反射の様子(スペクトル)を調べることで物質の性質を知らべることを言います。

「電波分光」では主に、電子や原子核に電場や磁場を外から加え、そこに電波を当てて物質の性質を調べるようです。

また、電波のうち、一般に波長が0.1ミリメートルから1メートルの範囲の電磁波をマイクロ波とも呼びます。

つまり、電波の中でも波長の短いものがマイクロ波ということになります。

天文学は、このマイクロ波研究の恩恵を十分にこうむった学問であり、ビッグバンから38万年後の「宇宙の晴れ上がり」の時の「宇宙マイクロ波背景放射」などでも知られています。

マイクロ波や電波を観測して行う天文学を電波天文学と言います。

★紫外線

紫外線は、可視光線の紫色より波長が短く(周波数が高い)、X線より波長の長い電磁波全般を指します。

紫外線の波長は、およそ10~400nm(ナノメートル)に分布します。

紫外線は、英語のultraviolet からUVと略されます。

よく、化粧品などで紫外線カットの商品は「UVカット」などと呼ばれています。

赤外線が熱的な作用を及ぼすことが多いのに対し、紫外線は化学的な作用が著しいため、「化学線」とも呼ばれます。

紫外線の有用な作用として殺菌消毒、ビタミンDの合成、生体に対しての血行や新陳代謝の促進、あるいは皮膚抵抗力の昂進(こうしん)などがあがられます。

波長による分類法として、波長380~200 nm(ナノメートル) の近紫外線、波長200~10nm(ナノメートル) の遠紫外線もしくは真空紫外線、波長 121~10nm(ナノメートル)の極紫外線もしくは極端紫外線に分けられます。

紫外線は大きなエネルギーを持ち、また波長が短いため、多くの小さな物質と「相互作用」を行います。

紫外線は「化学線」という別名を持ちますが、物質を分解させたり化合させたりする化学的・生理的な作用をもたらします。

紫外線によって皮膚などが日焼けしますし、また、紫外線は殺菌能力が高いので、布団などを日光で干すと、乾燥だけでなく殺菌効果もあります。

紫外線の身近な応用例としては、蛍光塗料などがあります。

★X線

紫外線よりさらに波長が短くなると、X線になります。

X線の波長は、およそ1pm(ピコメートル)~10nm(ナノメートル)になります。

X線は紫外線よりも波長が短い分、さらに大きなエネルギーを持ちます。

X線は物質を透過する性質を持ちますが、これを透過能が高いと言いますが、X線写真(レントゲン写真)はこの性質を利用した装置になります。

X線は波長が短いため、ほとんどの物質と「相互作用」、つまり吸収や透過という現象を起こすのだと言います。

X線は発見者であるヴィルヘルム・レントゲンの名をとってレントゲン線と呼ばれることもあります。

X線はX線撮影、回析現象を利用した結晶構造の解析などに用いられます。

また、X線は放射線の一種であり、ガンの治療(放射線療法)などにも用いられています。

放射線とは、高い運動エネルギーをもって流れる物質粒子(イオン、電子、中性子、陽子、中間子などの粒子放射線)と高エネルギーの電磁波(ガンマ線、X線のことで電磁放射線)の総称を言います。

★ガンマ線

X線よりもさらに短い波長の電磁波が、ガンマ線になります。

ガンマ線も放射線の一種であり、波長はおよそ10pm(ピコメートル)よりも短い電磁波になります。

ガンマ線は電磁波の中で最も波長が短く、エネルギーが大きいと言います。

ガンマ線は原子核から放出される電磁波であり、原子核の崩壊で生じます。

ガンマ線はX線と波長領域(エネルギー領域)の一部が重なっており、ガンマ線とX線との区別は波長ではなく発生機構によっているようです。

 

人間に有害な紫外線やX線は大気で吸収されて地表にはほとんど届かない

私たち人間の肉眼で見える可視光線の他にも、太陽からは様々な波長の光(電磁波)が放射されています。

そして、それぞれの波長の光が(電磁波)が、地球の大気や生命活動に重要な影響を及ぼしているのです。

ただ、私たち人間にとって有害な紫外線やX線は、地球の大気で吸収されたり散乱されたりして、地表にはほとんど届かないため、私たちの生命はしっかりと守られているのだと言います。

太陽からの日の光による恩恵だけではなく、私たちの地球を取り巻く大気などによっても、私たちの生命が守られているというのは、本当にありがたいことだと思います。

そして、『太陽だけでなく月の引力も海の満ち引きなどを通して地球の生命に影響を与えている』、こちらの記事の中でも書きましたが、月の引力による潮汐力により、私たち人間をはじめ地球の生命は大きな影響を受けています。

私たち人間だけではなく、地球のあらゆる生命が、太陽からの日の光による恩恵や、月の引力による潮汐力の影響、そして地球を取り巻く大気の恩恵などによって、大自然の摂理の中で生かされているということは、本当にありがたいことだと思います。

 

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