2011/04/29

原子と人と宇宙の大きさ比較

最近話題の放射線。
放射線にはいろいろあって、原子核が飛んでくるα線や中性子が飛んでくる中性子線などがあります。
それで、α線や中性子線はいろんな物質をすり抜けるとか聞くんですが、じゃあ、どんだけ小さいんだ?と調べたくなりました。
(実際には大きさだけの問題ではなく、α線は電荷があるので相手に引き寄せられたりしてあんまりすり抜けないけど、中性子線は電荷がないのでよくすり抜けるとか、違いがあります。)

原子と人と宇宙の大きさ比較としては、「Powers Of Ten(10のべき乗)」という動画が有名で、それを観るだけでも十分、その壮大なスケールを感じることができるし、原子とかほんとに小さいんだなと、なんとなくわかります。

でも、あまりに壮大すぎて、いまいちピントこなかったりします。

で、比較しやすいように並べてみました。
左から、おおよその「原子、人、地球、太陽系、銀河」を基準にしたスケールを並べてあります。



人の絵にある数字の0は10の0乗で1mです。その下にある山の絵の3は10の3乗で1Km。その下の関東圏は10の5乗で100Km。その下の地球は10の7乗で1万Km。
ちなみに小さいほうは、蟻が10のー2乗で1cm。

でも、べき乗とか言われてもイメージわかないので、色々比較してイメージしてみます。

たとえば、原子核と、原子核の周りにある電子の軌道を含めたいわゆる「原子」の大きさの違い・・・
理科の教科書では、ビー玉の周りを電子が飛んでいるようなイメージで描かれているので、あまり大きさの差はないようにイメージしてしまいます。
けれど、人のスケールと比べてみるとわかるように、原子核の直径が1mとすれば原子の直径はじつに100Kmにもおよぶ換算になります。10分の1して、原子核の直径が1cmだとすれば原子の直径は1Kmです。

スカスカですね、原子。。

また、地球と太陽系の大きさの違い・・・
これも、地球の直径が1mとすれば、太陽系の直径は1,000Kmで、日本の本州ぐらい。10倍して、地球の直径が10m(鳴門海峡の大渦ぐらい)ぐらいだとすれば、太陽系がちょうど地球の直径に等しくなります。

どんだけデカイんだ、太陽系。。

そのデカイ太陽系(Solar system)と銀河系(MilkyWaygalaxy)の差は、地球と太陽系の差から、さらにマス2つ分(10の2乗で100倍)の開きがあります。銀河系を地球に例えると、もはや地球は昆虫(Insect)です。

ちょっと大きすぎてよくわからなくなってきたので、光年(一年間に光が進む距離)にすこしだけ登場してもらうと、、、10の21乗mというのは約10万光年。

銀河系の中を端から端まで(宇宙人がいるか?とか)旅しようと思っても、光の速度で10万年かかります。

そんなに長生きできねーよ、銀河系。。

そして、宇宙。銀河系のさらに10の5乗。光の速度で130億年超の直径。この差は、原子と原子核の差とちょうど同じということがわかります。

あ、なんだか宇宙、かわええ。。

最後に。宇宙デカイ。それは間違いないんだけど、1mを基準に10のべき乗で表すと10の26乗。
一方で、これは図に入れませんでしたが、小さい方の世界は、明確ではないけれど、10の-35乗レベル!と予想されています。

もう、宇宙の大きさなんてちっぽけ。小さいほうの世界がすごすぎ。。

でも、その小さい世界から今の宇宙の全ての物質が産まれたとか、ビックバン理論では言ってるし、小さい世界はテレポーテーションや重力の粒が行き交う11次元の世界だとか言う理論もあったり。。

ま、宇宙が26乗なのに対して、-35乗もあれば、それぐらいの不思議な世界も納得できるかも。。

なんか、書いてるうちに意外な結論になってしまったけど、とりあえず、小さい世界が未知すぎることがわかりました。

そういう世界が楽しく学べる本があれば教えてもらえると嬉しいです^^

0 件のコメント: