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2021/10/19

天体望遠鏡を作り,光速度を測定したい

僕はセミリタイア後に,天体望遠鏡を自作したいと思っています.ガリレオが見た木星の衛星を自分の作った望遠鏡で見たいですね.そして,それで木星の衛星を精密に観測し,光速度を求めてみたいと考えています.レーマーが1676年ころに光の速度を求めた方法をたどってみるつもりです.

木製とその衛星
(https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jupiter-and-its-moons-bozanowski-20090902.jpg)

木星の衛星の周期を使った光速度の測定には面白い歴史があります.「光速の測定実験は航海図の作成がきっかけだった: 光と色と」に詳細が書かれています.ここでは,簡単に話をします.

レーマーが光速度を求めた,1600年代のヨーロッパは大航海時代です.正確な世界地図がとても重要でした.世界地図を作るためには,経度と緯度が正確に分からなくてはなりません.緯度は北極星を観測すれば測定可能です.経度が問題です.正確な時計があれば,経度は分かります.太陽が南中した時のロンドン時間が分かれば,ロンドンとの経度の差が分かります.当時は,航海に持って行っても狂わない正確な時計はありません.そこで,天空に目をつけた人がいました.木星の衛星は正確な周期で木星の周りを回っています.これを時計の代わりに使います.そのために,木星の周期の正確な測定が行われました.実際は食の時刻を測定します.測定の結果,おかしなことが判明しました.季節によって,食の周期がすこしずつ異なります.レーマーは光速度が原因と考え,光速度を計算しました.レーマーが求めた光速度は,2.1×108 m/s でした.人類が初めて求めた光速度で,結構正確です.

地上では,精度の良い時計の開発が進められました.特に功績のあったのがイギリスのジョン・ハリソンです.彼の功績については「ジョン・ハリソン(1693-1776) | THE SEIKO MUSEUM GINZA セイコーミュージアム 銀座」に,詳しい説明があります.ジョン・ハリソンは,1761年に81日間で誤差はわずか5.1秒の時計「マリンクロノメーター H-4」を完成させます.これで,経度の測定の問題が解決されました.と同時に,天上と地上の時計の争いにも終止符が打たれました.


2021/11/22

万有引力定数を測定したい

 仕事が一息ついて,少し時間的な余裕ができれば,自分で万有引力定数を測定したいですね.これはとても基本的な物理定数です.身近な例では,これが分かると地球の質量がわかります.キャベンディッシュが歴史上初めて万有引力定数を測定しました.下図は,そのときの実験装置です.ねじり秤の両端に小球 (0.73 kg/個) とそれに力を加える大球 (157.8 kg/個) からできています.

キャベンディッシュの実験装置 (wikimedia)

ひとつの大球の重さが 157 kg となると,個人ではなかなか製作が難しいですね.この質量だと,ひとりで操作はできないし,自宅にも置けないなー.どうしたもんかなーと悩んでいたら,なんと万有引力測定装置が売っているではないか.下の写真は (株ナリカの「万有引力実験器 UG」で,定価 35 万円 (税抜) です.大球の質量は 16 kg/個 なので,個人でも制作できそうです.





2021/12/22

真空管ラジオを作りたい

海外短波放送を聞くBCL が中学生から高校生にかけての趣味でした.実際に放送を聞くよりもアンテナを作る方が好きで,電子機器に興味がありました.この経験から,いまでもラジオに思い入れがあります.年齢も重ねてくると,むかし夢中になったことをもう一度やってみたくなります.あるいは,当時やりたくてもできなかったことやってみたくなります.そのひとつに真空管ラジオの製作があります.ヒーターがボーッと灯るのが良いです.それで,ラジオ放送を聞きたいのと,仕組みを理解したいです.

中波放送を聞ための思いっきり単純な回路の真空管ラジオを製作したいです.周波数は 2 MHz 以下なので,配線に気を使う必要はないし,安いオシロスコープでも観測可能です.仕組みがよく理解できるでしょう.ラジオの仕組みは,選択   (チューニング) と検波,増幅だけです.とても簡単なので,回路は十分に理解できると思います.その回路の解説記事を作りたいですね.それも,とびっきり詳しい説明を書きたいです.電磁波の振る舞いやそれと電気回路の関係,真空管中の電子の運動も説明したいです.20世紀の偉大な発明ではありますが,忘れ去れようとしています.その技術を掘り起こしたいです.

真空管ラジオの回路

完成したラジオでお気に入りの放送を聞きながら,のんびりとWEBサイトを作りたいです.