【宇宙は真空なのか?】 水や空気はあるの?

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せいかんガス」・「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。

数字の単位

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…

一、十、百、千、万、億、兆、けい、きょうがいい

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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

図:水を細かくすると原子になる

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。

物質を構成する元素の種類

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

出典:ダイキン
  • 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

出典 シーシーエス株式会社

「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。

宇宙線はとても大きなエネルギーを持っています。

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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