近年は宇宙開発が各国で競うように進められていますが、宇宙にはまだ分からないことがたくさんあります。
宇宙空間はどうなっているのでしょうか？
将来、他の惑星に移住する構想がテレビで放送されることもありますが、まずは宇宙を知らないことには何も始まりませんね。
私たちも少し宇宙を学んでみませんか？
そこで今回は「宇宙空間には何が存在するのか？」について解説したいと思います。
宇宙は真空？
宇宙空間は何があるのか？
宇宙空間は真空に近い状態です。
地球の空気に比べてごくわずかな物質しかないので、宇宙は「真空」状態だと言われます。
真空とは物質が何もない状態を言いますが、全く何もない状態を「絶対真空」といいます。
しかし、宇宙は「絶対真空」ではなく、わずかに分子や原子が存在しています。
全ての物質は分子や原子からできているのですが、宇宙空間に薄く存在する原子や分子は「星間ガス」・「個体の微粒子」に分けられます。ガスや微粒子の一部は長い年月をかけて集まって、新しい星を作る材料ともなります。
地球もこのようにしてできているのです。
そして、宇宙空間にには、原子や分子だけでなく、電波・光・宇宙線などの粒子も飛んでいます。
他にも正体不明の物質・エネルギーが存在するので、まだまだ謎が多いのが宇宙です。
宇宙と地球を比較
宇宙にはわずかに物質が存在することが分かりましたが、地球と比べてどのくらいの量があるのでしょうか？
地球の地面付近の空気が0℃の時には、1㎤の中には、約2,700京の分子が含まれています。
これに対し、宇宙空間では1㎤の中に1～数個の分子・原子しかないと言われています。
だから、宇宙は真空と言われるのです。
数字の単位で「京」と言う言葉がでましたが、「兆」の次の単位が「京」になります。
これだけ多くの分子と原子が大気中に含まれているのです。
地球の空気の中には1㎤の中に、約2,700京の分子が含まれていますが、『京』はどのくらい多いのか？
数字を順番に数えると…
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宇宙が身近に感られるきっかけになると思います。
分子と原子
分子
身の回りの物は、小さな粒が集まってできています。
この粒のことを「原子」と言います。
身の回りの全ては「原子」で構成されており、その原子の種類は100個ほどしかありません。
全てのものは100種類ほどの原子の組み合わせで出来上がっているのです。
いくつかの原子がくっついてできた原子の固まりを「分子」と言います。
原子
出典：大阪大学理学部科学科
先ほどもお話したように、あらゆる物質は原子できています。
原子の中心には中性子（±）と陽子（＋）があり、これを原子核と言います。
その周りには、電子（－）が回っています。
原子は化学変化によって、これ以上細かく分けることはできません。
また、別の原子に変化したり、新しくなる・無くなることもありません。
種類によって、大きさや質量が決まっています。
原子の種類
原子は物質を構成する小さな粒のことですが、100種類ほど存在しています。
原子の種類の事を「元素」と言います。
水（H2O）は、３つの原子で構成されており、元素は2種類です。
Hが水素でOが酸素になります。
宇宙空間にある物質の量
宇宙空間にはわずかに、原子と分子があると最初にお話しました。
宇宙を知るために、地球の空気には何が含まれているのかを見ていきましょう。
空気に含まれる物質
- 地球の空気には、1㎤の中には、約2,700京の分子が含まれています。（地面付近0℃の時）
- 宇宙空間では1㎤の中に1～数個の分子
地球の空気はたくさんの分子が含まれていますが、その成分はどのようになっているのでしょうか？
空気中には窒素・酸素・二酸化炭素・アルゴン・その他（ネオン・ヘリウム・クリプトン・キセノン・水素・メタン・一酸化二窒素）、様々な気体が含まれています。
空気に一番多く含まれる「窒素」は、たんぱく質の中に含まれており、ほぼ全ての生き物にとって必要な物質です。
また、植物の生育に大きく関わっており、植物が光合成を行い酸素を作るために必要な物質でもあります。
2番目に多い「酸素」は私たちが生きるのには、とても大切な物質ですよね。
そして、「二酸化炭素」は植物が光合成をするときに、二酸化炭素を吸い込んで、酸素を吐き出す時に必要な物質です。
空気の中には、生命が生きるための物質がたくさん含まれています。
しかし、宇宙空間では、限りなく真空に近い状態でなので、生き物は生きることは難しいでしょう。
宇宙の光・電波・宇宙線
宇宙空間には分子や原子だけでなく「光・電波・宇宙線」なども飛び交っています。
地球に届く「光・電波・宇宙線」を知ることで、宇宙空間に飛び交うエネルギーを知ることができるかもしれません。
ただし、地球には大気があるため、遮られ宇宙空間よりも軽減されたエネルギーが届いています。
光・電波
「光や電波」は私たちの身近な存在ですね。
光も電波も種類は同じです。
波長（振動の波）が最も長いものが「電波」と呼ばれ、波長が短いものをX線・ガンマ線と言います。
波長が短くなるほど、エネルギーが強力になります。
宇宙線
「宇宙線」とはどのようなものなのでしょうか？
宇宙線とは、宇宙空間を飛び交う放射線の総称の事です。
高エネルギーの電磁放射線にはアルファ線・ベータ線・中性子線・陽子線・粒子放射線・ガンマ線・X線があります。
簡単には作ることができないほどの速度で動いています。
宇宙線の発生源やエネルギーの違いから「銀河宇宙線」・「太陽宇宙線」・「放射線帯粒子」の3つに分類して考えられています。
放射線帯粒子
放射線帯粒子は、地球の磁場に引き寄せられた宇宙線が広がり、地球の赤道を囲むように強い放射線帯（エネルギーを放っている）を作っています。
その放射線帯の起源となっているのが、銀河線や太陽宇宙線です。
銀河宇宙線
銀河宇宙線は、太陽系の外の遠い銀河から放たれる宇宙線のことです。
発生源は、新しく星ができる時の星の欠片からの衝撃が伝わり、地球に届いています。
太陽宇宙線
太陽宇宙線は、太陽から放たれるエネルギーですが、比較的にエネルギーが低い宇宙線になります。
太陽宇宙線は、11年周期で起こる太陽活動が大きくなる時に多く見られます。
太陽表面の爆発現象で太陽フレアと呼ばれていますが、大量の宇宙線が地球に届くため、電波障害などで社会に大きな影響を与えることになります。
社会混乱を引き起こす可能性がある太陽宇宙線は「宇宙天気予報」として、毎日観測されています。
2025年には太陽活動が活発になるため、世界各地で通信障害が起こることが予想されています。
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