まんがサイエンス〈5〉地球の熱で電気を作る!ほか [自然科学]
1996年に発行された、マンガで先端科学を解説する本のシリーズ。
元は「５年の科学」「６年の科学」で連載されていた。
「あさりよしとお」が描いている。
レギュラーキャラは「よしお」くん、「まなぶ」くん、女の子は「あさり」ちゃん「あやめ」ちゃん。
極端発言のあやめちゃんキャラは健在、あさりちゃんもさらっとボケるの担当。
巻頭で取材した写真が載っていた。
地熱発電所、八丁原と柳津西
インフルエンザウィルスや、ヘルパーT細胞（司令塔）、キラーT細胞（感染した細胞を破壊）、B細胞（抗体をつくる）、好中球（血液中にあって細菌を25個くらい食べられる）、マクロファージ（好中球と同じ働きだが100個くらい細菌をたべられる）の写真
居眠り運転防止自動車の写真
ケネディ宇宙センターの写真
・じょうぶで破れやすい袋！？
解説はフィルム男とマジックカット
包装用の袋はポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、アルミ箔などいろんな材料を重ねた包装フィルムでできている。
このフィルムは複合フィルムとかラミネートフィルムと呼ばれ、中身の品質を守って消費者に届けるために使われている。
しかし、開けにくいという欠点があった、これを克服したのが「マジックカット」
1枚目のフィルムだけに小さな穴が空いていて、2枚目と合わせたときに塞がってしまうので、輸送中は中身を守り、
人間が空けるために力を加えると切れやすいという性質を実現している。
オチはマジックカットがフィルム男にくっついたら、簡単に切り離せちゃったというもの。
・ジロリとにらめばピントぴったり
解説は目玉頭のMr.視線（得意料理は四川料理）
手や足が使えないとき、視線をスイッチにするシステムの話。
カメラに搭載されているのを例に解説。
このシステムは頭が固定されて動かないことが重要なので、ファインダーに目が固定されているのは好都合なのだ。
このカメラでは3人までの目を登録でき（個体差があるので登録は必要）、赤外線を目にあてて瞳の動きをもとにスイッチをいれる。
2人までは目の特徴を覚える機能がついている。
画面に出るスイッチに視線を固定するとそのとうりに操作できる。また視線の先のものに焦点を合わせる機能もある。
この視線スイッチはほかの場所でも応用が研究されているが、目の位置を固定して視線を検出するのでゴーグルやヘルメットがいると思われる。
・自然界にはない光レーザー
解説は解説を聞かないとレーザー光線で脅すMr.レーザー。頭が棒になにか巻きつけた形をしている。
レーザーとは、「放射の誘導放出による光の増幅」
特定の物質の原子にエネルギーを与える「ポンピング」をすると、高エネルギー状態の原子は不安定になる。これを励起状態という。
励起状態になった原子は「光子（フォトン）」を1個吐き出して安定した状態に戻る。
このとき放出された光子が別の励起状態の原子に飛び込むと、今度は2個のフォトンが吐き出される。これが誘導放出。
これを繰り返して光子をどんどん増やすのを「レーザー」という。
レーザー光線を作り出すには、ひっきりなしに物質にエネルギーを注ぎ込み、励起状態を作り出す必要がある。
このレーザーを2枚の鏡を置いた間で作り続けると、鏡の間を行ったり来たりする2方向の光だけが残ってどんどんたまり強めあい、やがて一方の鏡をつきぬけて外に飛び出す。これがレーザー光線。
このレーザー光線を作り出せる物質はルビー、二酸化炭素、ガラス、ヘリウム・イオン、半導体、YAGなど限られている。
ルビーはキセノン管の光で励起状態になり、クロム原子が光を放出。
他は高電圧で励起状態になる。ヘリウム・ネオンの場合は励起状態のヘリウムがネオン原子にエネルギーを与え、光はネオン原子が放出する。
つねにエネルギーが必要なので、いちばん効率のいい「炭酸ガスレーザー」でさえ、使ったエネルギーの15％しかレーザー光線にならない。
それでもレーザー光線をつくるのは、自然界にない特徴があるから。
自然界の光はすべてインコヒーレント光と呼ばれ、いろんなほちゅがあらゆる向きに飛び回っているが、
レーザー光線は、一つの物質から発生し、増幅するときに光を整理するので物質ごとに波長がそろった光を出すことができる。
その特徴は、単一波長（プリズムで分解しない）、指向性が強い（一方向に進み、広がりにくい）、高エネルギー（一点に集中させることで超高温を作り出せる）、干渉性が高い（光の波長が規則正しいので、重ね合わせると美しい縞模様になる）
この特性を生かして、月と地球の距離を正確に測ったり、H-Ⅱロケットのレーザージャイロに使われたりしている。
干渉性を利用してホログラフィを作ったりもできる。
一番身近な利用法は光線をごく細かく絞り込めるのを利用してCDやLDのデジタル信号の読み取り、レジのバーコード読み取りなど。
光線を集中させると高温にしてものを焼き切ることができる。医療用メスなどにも利用されている。（炭酸ガスやYAG）
ガラスレーザーで高温を作り出し、核融合の点火用に使う計画もある。エネルギを集中させられるのがレーザーの特徴。
・宇宙に一番近い場所
アメリカの宇宙ロケットは昔からケネディ・スペースセンターで行われている。
見渡す限り森と草原と沼の広大な敷地。
ロケット組み立て棟VABは、サターンVをくみ上げるため巨大に作られている。スペースシャトルがでてくるとちんまり見える。
ロケット台ごと運ぶ道は石がみんな砕かれて砂になっている。
サターンVは全長110.6m直径10m、こんなに大きくても人間が乗れるのは先っぽの部分に3人だけ。すべて使い捨て。
スペースシャトルは、37mセラミックタイルで守られた機体は再利用できて、捨てるのはメインの燃料タンクだけ。最高で10人が乗れる。
次世代スペースシャトルNextoneなら自分たちも宇宙にいけるかもとよしお君がいっていた。
打ち上げてしばらくすると音速を越えたバンという音がして轟音とともにシャトルが打ち上げられる。
帰ってくるときは燃料がないので、着陸のやり直しはできないので、天候によって違うところい降りることがある。
シャトルは自力で飛行機のように飛ぶことはできない。
この時点では宇宙に人を送り出せるのは、こことロシアのバイコヌール宇宙基地だけ。
でも世界中に宇宙港ができて、火星や月に旅行できる日がくるかも。
フロリダはリゾート地としても有名だが、ケネディ・スペースセンターは湿地帯なんでやぶ蚊が多いのだそうだ。
・インフルエンザ大戦争！
あさりちゃんにインフルエンザウィルスをうつされたよしおくん。
あさりちゃんの姿のインフルエンザウィルスが体内に増えだす。本物のウィルスは10万分の7㎜くらい。
最近と比べると大きさは10分の1。
最近は自分でコピーを作って増えるが、ウィルスは人間の細胞のコピー能力を使って増える。
細胞はウィルスでいっぱいになると破裂して中のウィルスが飛び出す。
インフルエンザウィルスはのどの細胞などで増えるので、のどの痛み、熱、せきなどの症状が現れる。
体内に細菌やウィルスが入り込むとまず好中球が戦う。戦い方はひたすらウィルスを食べる。
しかし、ある程度ウィルスを食べると好中球は死んでしまう。
その後だ2部隊としてマクロファージが登場。戦い方は好中球と同じだが、食べられる量は多い。しかしある程度食べるとやはり死んでしまう。
ただし人体防衛の司令部、「リンパ節」にウィルスを運ぶこともする。
司令部のT細胞はウィルスを敵と認識すると直ちに分析し、それが終わるとT細胞部隊の出勤。
T細胞には、防衛作戦全体の司令塔であるヘルパーT細胞。作戦終了を見届けるサプレッサーT細胞。T細胞の戦闘部隊キラーT細胞がある。
Tキラー細胞はウィルスに感染した細胞を丸ごと破壊。
キラーT細胞が働いている間に、ヘルパーT細胞は最終防衛部隊B細胞を呼び出す。
B細胞は敵のデータから攻撃兵器を作り出す、これが抗体。この抗体でウィルスは破壊されたり、動きを止められてマクロファージなどに食べられてしまう。この時点でウィルスの負けは決定。
サプレッサーT細胞は敵の全滅を確認してヘルパーT細胞に報告、これでウィルス撃退全作戦終了となる。
こんど同じウィルスが攻めてくると、データがそろっている分速やかに防衛部隊が展開して撃退してくれる。これが免疫。
でもこの防衛部隊は無敵ではないので、やっぱり病気は予防が大切。
・胃が自分を消化しないわけ
解説は胃の専門家「胃 直弼」
胃はものを溶かすのに、なぜ自分は溶けないのか？
胃が食べ物を溶かすのは、その後にひかえる小腸や大腸から栄養を吸収しやすくするため。
胃はからっぽだとちぢんでペッチャンコだが、食べ物が入るとのびてふくらみ、最大1-15リットル入る。
胃は胃液を出しながら伸び縮みして、食べ物をくだき胃液と混ぜ合わせてとかしてしまう。
胃液は0.5％にうすまった塩酸。弱い金属なら溶けてしまう。胃の材質であるタンパク質もとかしてしまう。
胃液は一日大人の人間で2-3リットルでる。
胃そのものは筋肉でできた袋だが、その内側に粘膜の層がある。この粘膜から胃液と同時に粘液がでて胃自身を守っている。
胃をでてすぐの十二指腸で肝臓からでるアルカリ性の胆汁と混ぜられて胃液の酸性は中和されるので小腸は平気。
でもたまに胆汁が胃に逆流すると、粘液が流れて胃が溶かされてしまう。
そのほかに薬を飲んだり、お酒を飲んだり、精神的なイライラなどで粘液ははがされ胃は自分をとかしてしまう。
粘液のほかに粘液細胞の再生が速く、3日ですべての細胞が入れ替わる再生能力の速さも胃を守っている。
それでも守り切れないと粘膜の層がとかされて胃潰瘍になったり穴が開いてしまうこともある。
胃ほどではないが、脳などの特別な部分を除いて全身の細胞が新しくいれかわっている。
・時をかける科学
解説はタイムマシンを可能にするかもしれない特異点、ワームホールおじさん。あたまがブラックホールみたい。
おじさんによるとあんまり近づくと吸い込まれるらしい。
時間の進み方は一定ではない。
速さが早唸ると質量が大きくなり、時間の進み方は遅くなる。高速で動くとその物体の時間は止まってしまう。
高速で飛ぶ宇宙船があれば、未来にいける。（ウラシマ効果）
ワームホールは宇宙の虫食い穴。中を通過すると時間と空間が無視され、入口と出口をつなげば、どんな場所時代にでもでられる。
ワームホールの片方を宇宙船につくって高速で未来へ行ってもらいうと、未来の地球と過去の地球がワームホールにつながって未来と行き来できると考えられる。（理論上は）
問題はブラックホールに入るのと同じことになるのと、予測されているワームホールの直径が小さすぎて人間は入れない。
宇宙船を打ち上げた時点から過去にはいけない。などがある。
タイムマシンで過去にいってもパラドックスがおこらないという説もある。なぜならタイムマシンがくることが前提で出来事がおきているから。
・地球の熱で電気を作る！
解説は発電所マークの発電クン。
発電所の種類は火力発電、原子力などあるが、原料は石油や石炭、ウランなど日本ではとれないものばかり。
太陽光発電は一部で実用化されているが、巨大なものは宇宙につくらないといけない。
身近で使い放題のエネルギーとして地熱発電所を紹介。
発電所で作る電気はみんな発電機を回して作り出している。
地熱発電所ではビットという機械でボーリングをして穴を掘る。掘りながらビットの秋から泥水を噴き出してビットを冷やし、堀くだいた岩や土を地上まで運び上げる。
こうして1000-2000mくらい掘ると、熱水と水蒸気がでる、この水蒸気でタービンを回して発電する。
普通の温泉はせいぜい500mくらい。地熱発電所の場合は200度を超える高圧の熱湯。
他の発電所も最終的にはお湯をわかしてタービンをまわしているので仕組みとしては同じ。
掘っても水蒸気がでない場合のために考え出されたのが高温岩体発電。
熱い岩があっても水がなければ岩の中までパイプを通して岩に細かいひび割れをいれてそこに水を流して水蒸気をつくりだす。
この方法だと、日本中、北から南まで地熱発電ができる。
エネルギー資源のない日本では有望な発電方法である。
・録音できるCDって？
解説は記録メディアの専門家、ディスク男。頭がMD。
記録メディアとは、絵や音、ゲームや文章などのデータを信号に変えて記録しているもの。
フロッピーディスク、カセットテープ、ビデオテープ、LD、CDなど。
音は空気の振動が波になって伝わるもの。マイクを使って電子信号に変えると波のグラフになる。
これをなんとか形にしておけば音として再現できるというわけ。
波の強弱をそのまま溝にしたのがレコード。
電気信号の強弱を磁気に変えて残したのがカセットテープやビデオテープ。
この方法だと妻子のたびに劣化するという弱点がある。
記録されたものに直接触らずに再生できるのがCDやLDといった光ディスク。
光ディスクはアルミニウムの膜を透明プラスチックでサンドイッチした円盤で、アルミ膜の表面には「ピット」と呼ばれるごく小さな穴が渦巻き状にならんでいる。ピットをレーザー光線の反射でよみとっている。
ただし、LDの映像信号は波の大きさをそのままピットの長さにおきかえているが、CDはデジタル信号にして記録している。
波を棒グラフに置き換えてそのグラフを０と１の数字に直してしまう。
CDに記録してあるのは０と１の信号というわけ。
LDはアナログ方式なんだね。
ピットを写し取れば何枚でも同じものが作れるが、記録してある信号を消したり、新しく書き込んだりできない。
デジタル信号を書いたり消したりできるのは「光磁気ディスク」
ピットで０と１を表す代わりに磁石のN極かS極かを書き込むようにした。
永久磁石はある温度以上に加熱すると磁石の力をなくすので、一度加熱して時期をけし、同時に逆側からNかSの磁気をあたえると、熱が冷めると同時に思い通りの極に固定することができる。
磁化されたものに光を当てると光は時期の力でわずかにひねられて反射する。極が違うとこのひねりが逆になるのでそれで読み取る。
光磁気ディスクのうちコンピュータの記録用に使われるのはMO、音楽用に作られたのをMDと呼ぶ。
形にこだわらず、目的にあわせて記録メディアを活用しよう。
・いねむり運転防止自動車
居眠り運転を防止する車を見に行った4人。案内するのは頭が車の車寅次郎。
トヨタのASVはさまざまな安全装置をつけた実験車。
17種類の安全装置がついている。
2台あって、一台には事故をおこさない予防安全、一台には事故が起きたとき被害を最小限に食い止める衝突安全が積み込まれている。
プリローダーシートベルトは、衝突を感知してシートベルトを瞬間的に引っ張り込み人間を固定する。
エア・バックとともに人間を守る、サイドドアにはサイドエアバッグがはいっちる。
居眠り運転警報システムは、ハンドルに内蔵された舵角センサーと運転者の腕に取り付けた心拍センサーで動作。
心拍センサーでねむくなってきているのを感知、舵角センサーで小刻みなハンドル操作が行われていないのを感知、これで警告音を出す。
さらに座席が振動して、それでも起きないと車が自動停止してハザードランプをつける。
バンパーの両側につけたビデオカメラで見通しの悪い曲がり角の運転を助ける「ブラインドコーナーモニター」
「配光制御ヘッドランプ」は対向車にまぶしくないギリギリまでハイビームにしてくれる。対向車はレーダーで感知する。
このレーダーで前方の車との距離を測定し、近づきすぎると警告音を出す。それでも止まらないと自動停止。
自動停止のときは少しブレーキをかけて路面の状態を確認して、もうダメだという地点からブレーキをかける。
他に道路情報を伝えてくれるシステム、ドライブレコーダーなどいろいろ紹介されていた。
いっぺんに実用化するわけではないが、徐々に実装されていくだろう。
・ATPは人間のガソリン！？
解説は筋肉の専門家筋肉ブラザーズ。一人は赤身、一人は白身。
人間はごはんを食べて生きている。そのご飯はふだん脂肪やグリコーゲンになって体内に蓄えられている。
脂肪は全身に、グリコーゲンは肝臓や筋肉の中。
人間のエンジンは筋肉。
筋肉は筋原線維が束になった筋せんいがあつまってできている。
筋原線維は、「アクチン」と「ミオシン」が規則正しく並んでできている。アクチンのすきまにミオシンがすべりこむと筋肉は縮む。
このアクチンとミオシンを働かせるのはATP（アデリシン3リン酸）という物質だけ。
体を動かすとATPがリン酸を放出してADPに代わる。ただしこれは数秒で使い果たされる。
ADPは後ろに控えたクレアチンリン酸からリンをもらってATPに戻るが、この機能も8秒ほどで終わる。
瞬間的に大きな力を生み出すATPは長い時間働けない。
次は体内にためておいたグリコーゲンでクレアチンリン酸を再生。これも33秒ほどたつと筋肉に乳酸が発生してグリコーゲンの分解を邪魔し始める。
ここまでは白い筋肉のお話。
そのあとは赤い筋肉が脂肪を燃料に長時間働く。
この赤と白は筋肉の中でまありあっている。赤は白ほどパワーがでないが長時間はたらける。
白い筋肉は酸素なし、赤い筋肉は酸素有で働くのも特徴。
運動のあと甘いものを食べるとグリコーゲンの補給になって体の回復が早まる。
白い筋肉は短時間に強い運動で、赤い筋肉は長時間の軽い運動で鍛えられる。痩せるには赤い筋肉をはたらかせるのがいい。
・「なぜ」でがんばるサバイバル
遭難した4人。サバイバルの専門家SOS男（遭難のプロ？）の指導をうける。
まず必要なのは水と食料、そして火と住むところ。
今回は火と水の用意の仕方に絞って解説。
板切れとぼうのキリを用意して手で回すか、弓切り式にするか、マイ切り式にして摩擦熱で火をおこす。
どの場合も「火くち」と呼ばれ鵜砕いた枯葉やポケットの綿ゴミ、細かく削った木切れなどを棒の先においてそこに火をつける。
それをだんだん大きなものに燃え移らせて焚火にする。
焚火にするときは、どのまきにも空気が行くように隙間をあけて積み上げるのが基本。
他にレンズで光を集める方法もあるが、近視のは凹レンズだから集まらないよ。
水は川か雨水を集めるが、それがなかった場合は、草や竹の茎を切って、吸い上げた水をいただくとか、
朝露をあつめる方法がある。
他には地面に穴をほってビニールシートをかぶせ、真ん中をへこませて水蒸気を集める方法がある、地面に湿り気がなかれば草の葉をひいたり、おしっこをかけるとよい。
水蒸気になるときにきれいになるので、海水や泥水を蒸発させて、底の丸い鍋で水蒸気を集めて浄化する方法もある。
フィルター式の浄水器も何種類かでている。おしっこを飲み水にできるぞ。
大切なのは「なぜ」という理屈がわかっていること。道具はその場でなんとでもできる。
・伝染病なんかこわくない
解説は先生にばけて教室に潜入していた伝染マン。
昔は鼻からのどにかけての炎症をまとめてカゼと呼んでいたが、原因のはっきりしたものは独立した病名をもらっているので、今のカゼは大半は体を冷やしたりして、のどや鼻の粘膜がはれている状態をいう。これは人にはうつらない。
でも症状は同じでも伝染する「感染症」かもしれないので注意。
感染症とは、ウィルスや細菌という病原体が体内に入り込んで増殖しておきる。
感染症のうつりかたと対策
空気感染なら、患者がマスクをして飛び散らせないことと、人を一か所にあつめないこと。換気すること。
血液感染、接触感染、経口感染なら手を洗うのが有効。
最近やウィルスは狭いところに集まっているとうつりやすいが、数がすくないとうつらない。
また洗えば病原体は落ちる。
どうやってうつるのかわかれば伝染病は怖くない。
衛生状態、栄養状態、ワクチンや薬で伝染病はずいぶん減った。天然痘に至っては1977年に絶滅した。ただ予防接種がいらいなというわけではない。
怖いのは正しい知識を持たないこと。迷信や無知は助かる人間も殺してしまう。
・ボイジャーの、はるかなる旅
これは1989年の作品なんで、よしお君とあさりちゃんがちょっと子供っぽいぞ。
解説はボイジャーそのまま。
1977年地球を出発したボイジャーは、1979年に木星、1981年に土星に接近。ここでミッションが終わるはずだったが、そのまま天王星にむかい1986年に接近。1989年に太陽系の一番外側海王星に接近。12年がかり71億㎞を旅した。
これは時速6万㎞以上の速さ、最高時速はマッハ70。海王星まで45億㎞、電波が届くまで4時間かかる。
コンピュータが２台のっていたが、地球からの指令をうけるのは両方壊れてしまっている。
かなり弱くなっても鮮明な画像がおくれるのは、画像を縦横８００ますに区切ってデジタル方式で送る送信システムのおかげ。
ボイジャーはこのあとアンドロメダ星雲の方向へ飛び続ける。
ボイジャー１号・２号のほかにパイオニア１０号１１号は手紙を積んでいて、いつか宇宙人にあったら地球という星があることを知らせる内容になっている。
ボイジャーに次に近づくのはシリウスという星だが、それには30万年かかる。
電池が切れるころに最後の連絡がくることになっているんだって。
・作品リスト
これまでのタイトルと内容、まんがサイエンスの何巻にのっているかがまとめてあった。
元は「５年の科学」「６年の科学」で連載されていた。
「あさりよしとお」が描いている。
レギュラーキャラは「よしお」くん、「まなぶ」くん、女の子は「あさり」ちゃん「あやめ」ちゃん。
極端発言のあやめちゃんキャラは健在、あさりちゃんもさらっとボケるの担当。
巻頭で取材した写真が載っていた。
地熱発電所、八丁原と柳津西
インフルエンザウィルスや、ヘルパーT細胞（司令塔）、キラーT細胞（感染した細胞を破壊）、B細胞（抗体をつくる）、好中球（血液中にあって細菌を25個くらい食べられる）、マクロファージ（好中球と同じ働きだが100個くらい細菌をたべられる）の写真
居眠り運転防止自動車の写真
ケネディ宇宙センターの写真
・じょうぶで破れやすい袋！？
解説はフィルム男とマジックカット
包装用の袋はポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、アルミ箔などいろんな材料を重ねた包装フィルムでできている。
このフィルムは複合フィルムとかラミネートフィルムと呼ばれ、中身の品質を守って消費者に届けるために使われている。
しかし、開けにくいという欠点があった、これを克服したのが「マジックカット」
1枚目のフィルムだけに小さな穴が空いていて、2枚目と合わせたときに塞がってしまうので、輸送中は中身を守り、
人間が空けるために力を加えると切れやすいという性質を実現している。
オチはマジックカットがフィルム男にくっついたら、簡単に切り離せちゃったというもの。
・ジロリとにらめばピントぴったり
解説は目玉頭のMr.視線（得意料理は四川料理）
手や足が使えないとき、視線をスイッチにするシステムの話。
カメラに搭載されているのを例に解説。
このシステムは頭が固定されて動かないことが重要なので、ファインダーに目が固定されているのは好都合なのだ。
このカメラでは3人までの目を登録でき（個体差があるので登録は必要）、赤外線を目にあてて瞳の動きをもとにスイッチをいれる。
2人までは目の特徴を覚える機能がついている。
画面に出るスイッチに視線を固定するとそのとうりに操作できる。また視線の先のものに焦点を合わせる機能もある。
この視線スイッチはほかの場所でも応用が研究されているが、目の位置を固定して視線を検出するのでゴーグルやヘルメットがいると思われる。
・自然界にはない光レーザー
解説は解説を聞かないとレーザー光線で脅すMr.レーザー。頭が棒になにか巻きつけた形をしている。
レーザーとは、「放射の誘導放出による光の増幅」
特定の物質の原子にエネルギーを与える「ポンピング」をすると、高エネルギー状態の原子は不安定になる。これを励起状態という。
励起状態になった原子は「光子（フォトン）」を1個吐き出して安定した状態に戻る。
このとき放出された光子が別の励起状態の原子に飛び込むと、今度は2個のフォトンが吐き出される。これが誘導放出。
これを繰り返して光子をどんどん増やすのを「レーザー」という。
レーザー光線を作り出すには、ひっきりなしに物質にエネルギーを注ぎ込み、励起状態を作り出す必要がある。
このレーザーを2枚の鏡を置いた間で作り続けると、鏡の間を行ったり来たりする2方向の光だけが残ってどんどんたまり強めあい、やがて一方の鏡をつきぬけて外に飛び出す。これがレーザー光線。
このレーザー光線を作り出せる物質はルビー、二酸化炭素、ガラス、ヘリウム・イオン、半導体、YAGなど限られている。
ルビーはキセノン管の光で励起状態になり、クロム原子が光を放出。
他は高電圧で励起状態になる。ヘリウム・ネオンの場合は励起状態のヘリウムがネオン原子にエネルギーを与え、光はネオン原子が放出する。
つねにエネルギーが必要なので、いちばん効率のいい「炭酸ガスレーザー」でさえ、使ったエネルギーの15％しかレーザー光線にならない。
それでもレーザー光線をつくるのは、自然界にない特徴があるから。
自然界の光はすべてインコヒーレント光と呼ばれ、いろんなほちゅがあらゆる向きに飛び回っているが、
レーザー光線は、一つの物質から発生し、増幅するときに光を整理するので物質ごとに波長がそろった光を出すことができる。
その特徴は、単一波長（プリズムで分解しない）、指向性が強い（一方向に進み、広がりにくい）、高エネルギー（一点に集中させることで超高温を作り出せる）、干渉性が高い（光の波長が規則正しいので、重ね合わせると美しい縞模様になる）
この特性を生かして、月と地球の距離を正確に測ったり、H-Ⅱロケットのレーザージャイロに使われたりしている。
干渉性を利用してホログラフィを作ったりもできる。
一番身近な利用法は光線をごく細かく絞り込めるのを利用してCDやLDのデジタル信号の読み取り、レジのバーコード読み取りなど。
光線を集中させると高温にしてものを焼き切ることができる。医療用メスなどにも利用されている。（炭酸ガスやYAG）
ガラスレーザーで高温を作り出し、核融合の点火用に使う計画もある。エネルギを集中させられるのがレーザーの特徴。
・宇宙に一番近い場所
アメリカの宇宙ロケットは昔からケネディ・スペースセンターで行われている。
見渡す限り森と草原と沼の広大な敷地。
ロケット組み立て棟VABは、サターンVをくみ上げるため巨大に作られている。スペースシャトルがでてくるとちんまり見える。
ロケット台ごと運ぶ道は石がみんな砕かれて砂になっている。
サターンVは全長110.6m直径10m、こんなに大きくても人間が乗れるのは先っぽの部分に3人だけ。すべて使い捨て。
スペースシャトルは、37mセラミックタイルで守られた機体は再利用できて、捨てるのはメインの燃料タンクだけ。最高で10人が乗れる。
次世代スペースシャトルNextoneなら自分たちも宇宙にいけるかもとよしお君がいっていた。
打ち上げてしばらくすると音速を越えたバンという音がして轟音とともにシャトルが打ち上げられる。
帰ってくるときは燃料がないので、着陸のやり直しはできないので、天候によって違うところい降りることがある。
シャトルは自力で飛行機のように飛ぶことはできない。
この時点では宇宙に人を送り出せるのは、こことロシアのバイコヌール宇宙基地だけ。
でも世界中に宇宙港ができて、火星や月に旅行できる日がくるかも。
フロリダはリゾート地としても有名だが、ケネディ・スペースセンターは湿地帯なんでやぶ蚊が多いのだそうだ。
・インフルエンザ大戦争！
あさりちゃんにインフルエンザウィルスをうつされたよしおくん。
あさりちゃんの姿のインフルエンザウィルスが体内に増えだす。本物のウィルスは10万分の7㎜くらい。
最近と比べると大きさは10分の1。
最近は自分でコピーを作って増えるが、ウィルスは人間の細胞のコピー能力を使って増える。
細胞はウィルスでいっぱいになると破裂して中のウィルスが飛び出す。
インフルエンザウィルスはのどの細胞などで増えるので、のどの痛み、熱、せきなどの症状が現れる。
体内に細菌やウィルスが入り込むとまず好中球が戦う。戦い方はひたすらウィルスを食べる。
しかし、ある程度ウィルスを食べると好中球は死んでしまう。
その後だ2部隊としてマクロファージが登場。戦い方は好中球と同じだが、食べられる量は多い。しかしある程度食べるとやはり死んでしまう。
ただし人体防衛の司令部、「リンパ節」にウィルスを運ぶこともする。
司令部のT細胞はウィルスを敵と認識すると直ちに分析し、それが終わるとT細胞部隊の出勤。
T細胞には、防衛作戦全体の司令塔であるヘルパーT細胞。作戦終了を見届けるサプレッサーT細胞。T細胞の戦闘部隊キラーT細胞がある。
Tキラー細胞はウィルスに感染した細胞を丸ごと破壊。
キラーT細胞が働いている間に、ヘルパーT細胞は最終防衛部隊B細胞を呼び出す。
B細胞は敵のデータから攻撃兵器を作り出す、これが抗体。この抗体でウィルスは破壊されたり、動きを止められてマクロファージなどに食べられてしまう。この時点でウィルスの負けは決定。
サプレッサーT細胞は敵の全滅を確認してヘルパーT細胞に報告、これでウィルス撃退全作戦終了となる。
こんど同じウィルスが攻めてくると、データがそろっている分速やかに防衛部隊が展開して撃退してくれる。これが免疫。
でもこの防衛部隊は無敵ではないので、やっぱり病気は予防が大切。
・胃が自分を消化しないわけ
解説は胃の専門家「胃 直弼」
胃はものを溶かすのに、なぜ自分は溶けないのか？
胃が食べ物を溶かすのは、その後にひかえる小腸や大腸から栄養を吸収しやすくするため。
胃はからっぽだとちぢんでペッチャンコだが、食べ物が入るとのびてふくらみ、最大1-15リットル入る。
胃は胃液を出しながら伸び縮みして、食べ物をくだき胃液と混ぜ合わせてとかしてしまう。
胃液は0.5％にうすまった塩酸。弱い金属なら溶けてしまう。胃の材質であるタンパク質もとかしてしまう。
胃液は一日大人の人間で2-3リットルでる。
胃そのものは筋肉でできた袋だが、その内側に粘膜の層がある。この粘膜から胃液と同時に粘液がでて胃自身を守っている。
胃をでてすぐの十二指腸で肝臓からでるアルカリ性の胆汁と混ぜられて胃液の酸性は中和されるので小腸は平気。
でもたまに胆汁が胃に逆流すると、粘液が流れて胃が溶かされてしまう。
そのほかに薬を飲んだり、お酒を飲んだり、精神的なイライラなどで粘液ははがされ胃は自分をとかしてしまう。
粘液のほかに粘液細胞の再生が速く、3日ですべての細胞が入れ替わる再生能力の速さも胃を守っている。
それでも守り切れないと粘膜の層がとかされて胃潰瘍になったり穴が開いてしまうこともある。
胃ほどではないが、脳などの特別な部分を除いて全身の細胞が新しくいれかわっている。
・時をかける科学
解説はタイムマシンを可能にするかもしれない特異点、ワームホールおじさん。あたまがブラックホールみたい。
おじさんによるとあんまり近づくと吸い込まれるらしい。
時間の進み方は一定ではない。
速さが早唸ると質量が大きくなり、時間の進み方は遅くなる。高速で動くとその物体の時間は止まってしまう。
高速で飛ぶ宇宙船があれば、未来にいける。（ウラシマ効果）
ワームホールは宇宙の虫食い穴。中を通過すると時間と空間が無視され、入口と出口をつなげば、どんな場所時代にでもでられる。
ワームホールの片方を宇宙船につくって高速で未来へ行ってもらいうと、未来の地球と過去の地球がワームホールにつながって未来と行き来できると考えられる。（理論上は）
問題はブラックホールに入るのと同じことになるのと、予測されているワームホールの直径が小さすぎて人間は入れない。
宇宙船を打ち上げた時点から過去にはいけない。などがある。
タイムマシンで過去にいってもパラドックスがおこらないという説もある。なぜならタイムマシンがくることが前提で出来事がおきているから。
・地球の熱で電気を作る！
解説は発電所マークの発電クン。
発電所の種類は火力発電、原子力などあるが、原料は石油や石炭、ウランなど日本ではとれないものばかり。
太陽光発電は一部で実用化されているが、巨大なものは宇宙につくらないといけない。
身近で使い放題のエネルギーとして地熱発電所を紹介。
発電所で作る電気はみんな発電機を回して作り出している。
地熱発電所ではビットという機械でボーリングをして穴を掘る。掘りながらビットの秋から泥水を噴き出してビットを冷やし、堀くだいた岩や土を地上まで運び上げる。
こうして1000-2000mくらい掘ると、熱水と水蒸気がでる、この水蒸気でタービンを回して発電する。
普通の温泉はせいぜい500mくらい。地熱発電所の場合は200度を超える高圧の熱湯。
他の発電所も最終的にはお湯をわかしてタービンをまわしているので仕組みとしては同じ。
掘っても水蒸気がでない場合のために考え出されたのが高温岩体発電。
熱い岩があっても水がなければ岩の中までパイプを通して岩に細かいひび割れをいれてそこに水を流して水蒸気をつくりだす。
この方法だと、日本中、北から南まで地熱発電ができる。
エネルギー資源のない日本では有望な発電方法である。
・録音できるCDって？
解説は記録メディアの専門家、ディスク男。頭がMD。
記録メディアとは、絵や音、ゲームや文章などのデータを信号に変えて記録しているもの。
フロッピーディスク、カセットテープ、ビデオテープ、LD、CDなど。
音は空気の振動が波になって伝わるもの。マイクを使って電子信号に変えると波のグラフになる。
これをなんとか形にしておけば音として再現できるというわけ。
波の強弱をそのまま溝にしたのがレコード。
電気信号の強弱を磁気に変えて残したのがカセットテープやビデオテープ。
この方法だと妻子のたびに劣化するという弱点がある。
記録されたものに直接触らずに再生できるのがCDやLDといった光ディスク。
光ディスクはアルミニウムの膜を透明プラスチックでサンドイッチした円盤で、アルミ膜の表面には「ピット」と呼ばれるごく小さな穴が渦巻き状にならんでいる。ピットをレーザー光線の反射でよみとっている。
ただし、LDの映像信号は波の大きさをそのままピットの長さにおきかえているが、CDはデジタル信号にして記録している。
波を棒グラフに置き換えてそのグラフを０と１の数字に直してしまう。
CDに記録してあるのは０と１の信号というわけ。
LDはアナログ方式なんだね。
ピットを写し取れば何枚でも同じものが作れるが、記録してある信号を消したり、新しく書き込んだりできない。
デジタル信号を書いたり消したりできるのは「光磁気ディスク」
ピットで０と１を表す代わりに磁石のN極かS極かを書き込むようにした。
永久磁石はある温度以上に加熱すると磁石の力をなくすので、一度加熱して時期をけし、同時に逆側からNかSの磁気をあたえると、熱が冷めると同時に思い通りの極に固定することができる。
磁化されたものに光を当てると光は時期の力でわずかにひねられて反射する。極が違うとこのひねりが逆になるのでそれで読み取る。
光磁気ディスクのうちコンピュータの記録用に使われるのはMO、音楽用に作られたのをMDと呼ぶ。
形にこだわらず、目的にあわせて記録メディアを活用しよう。
・いねむり運転防止自動車
居眠り運転を防止する車を見に行った4人。案内するのは頭が車の車寅次郎。
トヨタのASVはさまざまな安全装置をつけた実験車。
17種類の安全装置がついている。
2台あって、一台には事故をおこさない予防安全、一台には事故が起きたとき被害を最小限に食い止める衝突安全が積み込まれている。
プリローダーシートベルトは、衝突を感知してシートベルトを瞬間的に引っ張り込み人間を固定する。
エア・バックとともに人間を守る、サイドドアにはサイドエアバッグがはいっちる。
居眠り運転警報システムは、ハンドルに内蔵された舵角センサーと運転者の腕に取り付けた心拍センサーで動作。
心拍センサーでねむくなってきているのを感知、舵角センサーで小刻みなハンドル操作が行われていないのを感知、これで警告音を出す。
さらに座席が振動して、それでも起きないと車が自動停止してハザードランプをつける。
バンパーの両側につけたビデオカメラで見通しの悪い曲がり角の運転を助ける「ブラインドコーナーモニター」
「配光制御ヘッドランプ」は対向車にまぶしくないギリギリまでハイビームにしてくれる。対向車はレーダーで感知する。
このレーダーで前方の車との距離を測定し、近づきすぎると警告音を出す。それでも止まらないと自動停止。
自動停止のときは少しブレーキをかけて路面の状態を確認して、もうダメだという地点からブレーキをかける。
他に道路情報を伝えてくれるシステム、ドライブレコーダーなどいろいろ紹介されていた。
いっぺんに実用化するわけではないが、徐々に実装されていくだろう。
・ATPは人間のガソリン！？
解説は筋肉の専門家筋肉ブラザーズ。一人は赤身、一人は白身。
人間はごはんを食べて生きている。そのご飯はふだん脂肪やグリコーゲンになって体内に蓄えられている。
脂肪は全身に、グリコーゲンは肝臓や筋肉の中。
人間のエンジンは筋肉。
筋肉は筋原線維が束になった筋せんいがあつまってできている。
筋原線維は、「アクチン」と「ミオシン」が規則正しく並んでできている。アクチンのすきまにミオシンがすべりこむと筋肉は縮む。
このアクチンとミオシンを働かせるのはATP（アデリシン3リン酸）という物質だけ。
体を動かすとATPがリン酸を放出してADPに代わる。ただしこれは数秒で使い果たされる。
ADPは後ろに控えたクレアチンリン酸からリンをもらってATPに戻るが、この機能も8秒ほどで終わる。
瞬間的に大きな力を生み出すATPは長い時間働けない。
次は体内にためておいたグリコーゲンでクレアチンリン酸を再生。これも33秒ほどたつと筋肉に乳酸が発生してグリコーゲンの分解を邪魔し始める。
ここまでは白い筋肉のお話。
そのあとは赤い筋肉が脂肪を燃料に長時間働く。
この赤と白は筋肉の中でまありあっている。赤は白ほどパワーがでないが長時間はたらける。
白い筋肉は酸素なし、赤い筋肉は酸素有で働くのも特徴。
運動のあと甘いものを食べるとグリコーゲンの補給になって体の回復が早まる。
白い筋肉は短時間に強い運動で、赤い筋肉は長時間の軽い運動で鍛えられる。痩せるには赤い筋肉をはたらかせるのがいい。
・「なぜ」でがんばるサバイバル
遭難した4人。サバイバルの専門家SOS男（遭難のプロ？）の指導をうける。
まず必要なのは水と食料、そして火と住むところ。
今回は火と水の用意の仕方に絞って解説。
板切れとぼうのキリを用意して手で回すか、弓切り式にするか、マイ切り式にして摩擦熱で火をおこす。
どの場合も「火くち」と呼ばれ鵜砕いた枯葉やポケットの綿ゴミ、細かく削った木切れなどを棒の先においてそこに火をつける。
それをだんだん大きなものに燃え移らせて焚火にする。
焚火にするときは、どのまきにも空気が行くように隙間をあけて積み上げるのが基本。
他にレンズで光を集める方法もあるが、近視のは凹レンズだから集まらないよ。
水は川か雨水を集めるが、それがなかった場合は、草や竹の茎を切って、吸い上げた水をいただくとか、
朝露をあつめる方法がある。
他には地面に穴をほってビニールシートをかぶせ、真ん中をへこませて水蒸気を集める方法がある、地面に湿り気がなかれば草の葉をひいたり、おしっこをかけるとよい。
水蒸気になるときにきれいになるので、海水や泥水を蒸発させて、底の丸い鍋で水蒸気を集めて浄化する方法もある。
フィルター式の浄水器も何種類かでている。おしっこを飲み水にできるぞ。
大切なのは「なぜ」という理屈がわかっていること。道具はその場でなんとでもできる。
・伝染病なんかこわくない
解説は先生にばけて教室に潜入していた伝染マン。
昔は鼻からのどにかけての炎症をまとめてカゼと呼んでいたが、原因のはっきりしたものは独立した病名をもらっているので、今のカゼは大半は体を冷やしたりして、のどや鼻の粘膜がはれている状態をいう。これは人にはうつらない。
でも症状は同じでも伝染する「感染症」かもしれないので注意。
感染症とは、ウィルスや細菌という病原体が体内に入り込んで増殖しておきる。
感染症のうつりかたと対策
空気感染なら、患者がマスクをして飛び散らせないことと、人を一か所にあつめないこと。換気すること。
血液感染、接触感染、経口感染なら手を洗うのが有効。
最近やウィルスは狭いところに集まっているとうつりやすいが、数がすくないとうつらない。
また洗えば病原体は落ちる。
どうやってうつるのかわかれば伝染病は怖くない。
衛生状態、栄養状態、ワクチンや薬で伝染病はずいぶん減った。天然痘に至っては1977年に絶滅した。ただ予防接種がいらいなというわけではない。
怖いのは正しい知識を持たないこと。迷信や無知は助かる人間も殺してしまう。
・ボイジャーの、はるかなる旅
これは1989年の作品なんで、よしお君とあさりちゃんがちょっと子供っぽいぞ。
解説はボイジャーそのまま。
1977年地球を出発したボイジャーは、1979年に木星、1981年に土星に接近。ここでミッションが終わるはずだったが、そのまま天王星にむかい1986年に接近。1989年に太陽系の一番外側海王星に接近。12年がかり71億㎞を旅した。
これは時速6万㎞以上の速さ、最高時速はマッハ70。海王星まで45億㎞、電波が届くまで4時間かかる。
コンピュータが２台のっていたが、地球からの指令をうけるのは両方壊れてしまっている。
かなり弱くなっても鮮明な画像がおくれるのは、画像を縦横８００ますに区切ってデジタル方式で送る送信システムのおかげ。
ボイジャーはこのあとアンドロメダ星雲の方向へ飛び続ける。
ボイジャー１号・２号のほかにパイオニア１０号１１号は手紙を積んでいて、いつか宇宙人にあったら地球という星があることを知らせる内容になっている。
ボイジャーに次に近づくのはシリウスという星だが、それには30万年かかる。
電池が切れるころに最後の連絡がくることになっているんだって。
・作品リスト
これまでのタイトルと内容、まんがサイエンスの何巻にのっているかがまとめてあった。
- 作者: あさり よしとお
- 出版社/メーカー: 学習研究社
- 発売日: 2004/02
- メディア: 単行本
タグ：あさり よしとお
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