光の筋(causitic)

グラスに光がキラキラきれいに輝くと、ちょっといっぱいやりたくなります。図１をご覧ください。ワイングラスに入った水に、太陽の光が屈折してきれいな模様を作り出しています。みなさんも似たような光景をご覧になったことがあると思います。光の筋が幾重にも重なって、たくさん重なったところほど明るく見えます。

レンズを通った光なら一点に光が集まるのですが、このような自然の中の光の屈折ではいろんな形に光の筋が集まってかえってきれいですね。

このように光線が重なってできる筋を光学ではコースティック(caustic)と呼びます。幾何学では包絡線ともいいます。

これが宇宙で起きたらどうるでしょう。図１の赤い線上を地球が動いていくと地球でどんな光がみえるかというと、まず、aからbのあたりで光が強くなり、その後、突然光が弱くなります。bからcまでは暗く、cで突然明るくなりdに向かって緩やかに暗くなります。

実はこの現象が実際にパルサーという天体からの光で起こっています。図２にあるかに星雲の中心天体からくるガンマ線という光は、図３のような明るさの変化をします。まさに予想通りの変化になっているとおもいませんか。

実際のパルサーは回転しているので、図１では地球が動かず、グラクの光がクルクル回転します。

このように同じ現象が、宇宙で起こったり机の上のワイングラスで起こったりするのは、私たちが同じひとつの自然の中に住んでいるんだよ、ということをつたえてくれているんだと感じます。

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図1 ワイングラスの光
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図2 かにパルサーがある星雲(M1) (提供 NASA)
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図３　かにパルサーからの光の時間的変化
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fig1,fig3のパワーポイント
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