興味転々

読んだ本の記録&日記&興味ある事を混ぜこぜにして

太陽と地球と紫外線

数学も物理も学生の時は欠点に近かった。しかし、興味は大変あった。ブルーバックスをよく読んだ。今は物理や数学とは関係の分野にいるが、興味がある。素人なりに書いてみた。

太陽はすごい

太陽のお陰で、生きていける。日々食べているもの、電気ガスなどのエネルギーなど、日常欠かさざるを得ないもは、ほぼ全て太陽エネルギーの成果。天気の良い日に空を見上げると太陽が眩しく輝いている。とても身近にあるように思うが、太陽は地球から1億5,000万km離れている。1億5,000万kmの先には、半径約70万km(地球の109倍)の核融合をして莫大なエネルギーを放出している球体の太陽がある。太陽が発するエネルギーのうち地球に届くのは約20億分の1程度のようだ。それでも夏のあの暑さ。そのエネルギーはすごい。夏の暑さ日の強さには感心するばかり。このエネルギーで海や大気の循環が起こり、大地に水を運び、そのエネルギーで植物が光合成を行われ、人間の食べる食物になったり、食物にする家畜の餌になったりする。

1億5,000万kmを新幹線時速300kmで行くと50万時間。約20,833日。約57年。往復で人の一生以上の長さになる。

 f:id:m3785com:20171018202443j:image

しかし、太陽からのエネルギーは、約8分少々で届く。光は早い!

 

太陽からは大量の光が届く。太陽をはじめとするさまざまな光源から放射される光の正体は、じつは質量のないエネルギー粒子で光子と呼ばれている。太陽が発した光子は振動しながら秒速約30万mの速さで約8分少々で地球に届く。届く光子は、違った振動数や波長で、人が見える光や見えない光となって届く。その波長が10の-11乗mのガンマ線(γ)線から10の5乗mの電波までの電磁波エネルギー。地上にはすべての光が届くのではない。地上に届くまでに、オゾン層や雲など色々な分子の影響を受ける。結果地上に届く太陽紫外線の現在の短波長限界290nm(ナノメートル10の-9乗)。しかし、光の正体はどうも理解できない。電磁波なのだろうか?これは今後解明されていくことかもしれない。質量のない光子もちょっとわからない。質量があると光が色々なところにああるのには不都合だと思う。質量のない光子がこの宇宙に満ちいて、太陽などの大きなエネルギーにより振動し秒速30万mの速さで伝わるということかもしれない。質量のない光子がどのような影響を物質に与えるのだろう。例えば紫外線。

 

 

 

紫外線

可視光は普段人が感じ取ることができる波長の光。プリズムで分光すると、赤色と紫を両端に真ん中には、青や緑や黄色がある。光は波長の違いでプリズムで屈折の角度がかわることで分光することができる。波長の長いの端は「赤色」波長の短い方の端のは「紫色」。可視光の「紫色」より波長の短い光は、可視光の「紫色」の外にあるので、「紫外光」あるいは「紫外線」と呼ばれている。地上に届いている紫外線にも種類がある。紫色に近い(波長が長い)ほうから、UV-A(波長315~400nm)とUV-B(波長280~315nm)分類される。地上に届く全エネルギーに占める紫外光エネルギーの割合はUV-Aが約5~6%、UV-Bは約0.2%弱ぐらい。UV-Bより波長の短いUV-Cもある。

光子のエネルギー波長の長さに反比例し、振動数に比例する。紫外線は波長が短く振動数が多いため、他の光に比べてエネルギーが大きいことになる。

紫外線のエネルギーが遺伝子に影響をあたえる。皮膚がんなどの原因になると言われている。

UV-Aは、肌の深いところまで届き、ハリや弾力を生むコラーゲンやエラスチン、ヒアルロン酸などを作り出す繊維芽細胞に損傷を与えるようだ。UV-Bより破壊力が弱いようだが、肌の深くまで届くためじわじわと肌に影響を与えるようだ。ガラスも透過するようだ。

UV-Bは、UV-Aよりエネルギーが強く、表皮の細胞を損傷させたり、メラニン色素をっ沈着させたりするようだ。皮膚がんを引き起こす原因になるようだ。日傘などで直接太陽光にあたらないようにすることである程度防御することができるようだ。

紫外線から肌を守っているのは、メラニンと真皮細胞。メラニン色素沈着が起きるのもそのためだろう。

 

www.nihon-loreal.jp

jp.rohto.com

 

UV-Cという波長もあるがこれは地上に届くまでに、オゾン層で吸収され地上には届かなかったようだ。しかし、最近、オゾン層の破壊されているようで、これからどうなるかが気になる。UV-Bより強い紫外線だ。

 紫外線は生物の細胞への影響が他の光より大きいことになる。日焼けや、皮膚ガンの原因になると言われて、春から夏にかけて、いや一年中、悪者にされている。しかし、紫外線にもメリットがある。

 

紫外線のメリット

人の肌の色も紫外線の量によるものだと言える。緯度が高くなるほど、紫外線の量も減る。それにあった肌の色になった。肌の黒い又は黄色い人が、日照の弱い北欧に行くと、ビタミンD不足になり骨に影響が出るとも言われている。

人は紫外線を浴びることで、ビタミンDを生成することができる。ビタミンD不足になると、骨粗しょう症他肩こりや腰痛になりやすくなったり、うつ的状態になったりするなどいろいろ問題が発生する。

かつて、イギリスのミステリーなどでは背中の曲がった人が登場していた印象がある。イギリスも高緯度にある。日照不足だったと思える。ビタミンD欠乏症のくる病ビタミンD不足でカルシウム吸収できなかったのがが原因の一つのようだ。

 カルシウムの摂取が少ない一部の発展途上国でもくる病が発生しやすい。ヨーロッパ人の白い肌は欧州の少ない日照に適応した結果であり、黄色人種や、肌の黒いインド系や黒人が日射量が少ない高緯度地域に移住した場合、乳幼児にくる病がしばしば発生する。(ウィキペディア「くる病」より)

ネットで調べると「日焼け止め 使用でビタミンD不足…20代女性に調査」(毎日新聞 2017.07.12)という記事なども見かける。紫外線予防をしている人もビタミンD不足になる可能性があるようだ。

ビタミンDは食事からも得ることができる。

人が必要な紫外線量は1日に15分程度でいいようだ。

ビタミンDを含む食べ物は

かわはぎやさけ、ます、にしん、うなぎ、しらす干し、からすみなどには多く含まれるる。

きのこ類のきくらげやまいたけ、卵の卵黄やピータン、鴨肉やすっぽん、マーガリンなどにも含まれる。

ビタミンDを摂取する時は、ビタミンkも欠かさないことともあった。

 

ビタミンDの多い食品・食べ物と含有量一覧

“ときのこ類のきくらげやまいたけ、卵の卵黄やピータン、鴨肉やすっぽん、マーガリンなどにもビタミンD

2017/10/19 19:21

 

   

 

紫外線にメリットあるけど

人の細胞やらに損傷を与えるパワーのある紫外線。当然細菌などにも影響を与える。細菌などをやっつける殺菌作用がある。。

洗濯機で乾燥機能がではじめた頃にテレビで見た話だが。外に干しても乾燥機でも乾くが、陽の光下に干すことで殺菌作用があって良いとのこと。服とかではなく、タオルや下着などは、干す以外に紫外線にを浴びることはない。ただ、これらの衣類を殺菌しないことで大きな問題になことはないと思う。洗濯物は日に干した方が、多少タオルなどがバリバリ感があってもこれがいいと思うのは、古いのかな?

理容店行って、よく見るのだが、刃など器具を青い光の箱に入れている。これの中は紫外線で殺菌しているのだろう。

紫外線はそれなりに有用だと思う。黒く日焼けした人は健康的でいいと思う。

昔の考えなのだろうか。

しかし、オゾン層が破壊されていると、よく聞くが、最近はあまり聞かない。今も進行しているのだろうか、進行していると思う。 

オゾン層の破壊が続けば、いずれ、UV-Cも地上届くようになるかもしれない。UVケアだけでは間に合わないかもしれない。その時には、紫外線は本当に悪ものにしていいかもしれない。オゾン層の破壊で紫外線量も増えているだろう。

紫外線は、体に良くないけどないと困ることもある。かといって極端に防ごうとか浴びようとかするのもよくない。適度が十分。人によって紫外線を浴びれる量とうのがあるようだ。

 適度、中庸とうのは日本人にとっては得意のはずだと思う。

 

どうして質量のないものが質量のあるものい影響を与えられるのか?

これは不思議だ。これは、原子に原因がるのだろうか?それより細かいクォークに関係するのか?電子に関係することか?光子と原子の関係はどうなっているのだろう。 

 分子、原子、原子核が低いエネルギー準位に遷移すると、赤外線からガンマ線まで様々なエネルギーの光子が放出される。 粒子とその反粒子対消滅する時にも光子が発生する(例えば電子-陽電子対消滅)。 真空中では、光子は光速cで移動し、そのエネルギーと運動量は、E = pcの式で関係付けられる。(光子 ウィキペディアの検索結果に表示された内容)

光子のエネルギーはプランク定数が絡んでいるようだ。

 光子のもつエネルギーと振動数の比例関係をあらわす比例定数のことで、量子論を特徴付ける物理定数である。量子力学創始者の一人であるマックス・プランクにちなんで命名された。(プランク定数 ウィキペディアより)

 ここまで深くなると頭が混乱する。プランクアインシュタインと同時代の物理学者。

量子論の父」と呼ばれた人だそうだが。アインシュタンほど脚光を浴びた人ではないようだ。その証拠にプランク定数記号は、プランク定数の記号は初心者の物理学の本やそのかでも、よく見かけるように思う。