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第79回「加速器と磁石」の巻

磁石が生み出す遥かなスピード

ウィルソン霧箱の発明エピソード


 空模様や風向、気温などから天気を予測する“観天望気”も基本的な忍法の1つ。たとえば、よく晴れて冷え込む明け方には、しばしば濃い霧がたちこめます。霧は大気中に浮かぶ微細な水滴の集まりです。夜間の熱放射によって大地の温度が下がると、地表付近の大気も冷え、大気に含まれる水蒸気が凝結して水滴となるのです。これを放射霧といい、盆地のような地形で多く発生します。忍者にとって霧はいわば天然の煙幕。敵に見つかることなく移動できるので、脱出や奇襲などにうってつけ。ただし、「朝霧は晴れる」というお天気ことわざがあるように、日が昇って気温が上がるにつれ、霧はみるみる消え去ってしまいます。

 気象は地球が演じる壮大な大気の実験です。化学に近代的な原子論を導入したドルトンは、終生、気象観測を続けたことでも知られます。大気は酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気など、重さの異なる気体からなるのに層をなさずに混合するのはなぜか?ドルトンはこれを説明するために原子論を導入し、分圧の法則を発見したのです(1801年)。

 目に見えない放射線の軌跡を初めてとらえた物理観測装置は、発明者の名をとって“ウィルソン霧箱”と呼ばれます。ウィルソンもまた霧などの大気現象に興味をもっていた物理学者です。19世紀末において、霧の発生には大気中に微細なチリの存在が不可欠の条件と考えられていました。しかし、チリを完全に除去した容器内の飽和水蒸気にX線を照射すると、水蒸気が凝結することをウィルソンは発見しました(1896〜97年頃)。彼はこれを大気中に発生したイオンによるものと考え、さらに研究を重ね放射線検知器として実用化したのがウィルソン霧箱です。ちなみにウィルソンの霧箱は、当初は電気素量(電子の電荷量)の測定用に製作されたものです。この装置を改良して測定に成功したのが、有名な“ミリカンの実験(1909〜13年)”です。



図1 ウィルソン霧箱の原理

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