光。
物理学の中では、宇宙で最も速いのが光で光よりも速いものは存在しないと言われています。つまり、光は宇宙で一番速いということです。
学生の頃からずっと理系の道を歩んできた私にとって、宇宙で一番速い速度を持った光はとても興味を引く存在でした。
そして光の速さのことを「光速」と呼んでいますが、速いと聞いてはいるもののいったいどのくらいの速さなのか気になって具体的により深くチェックしてみたところ、私の知的好奇心を刺激してくれる面白さがそこにはありました。
このページでは、そんな光の時速・秒速がいったいどれくらいなのかということについてお話しする共に、その面白さの源となる速さのイメージや、なんと世の中には光を遅いと感じている人たちがいるという話まで詳しくお伝えしていますので、ぜひ最後まで読んでみてくださいね(^^)
光速の数値
それでは、早速ですが光速の数値を見ていきます。光速を秒速や時速で表すと、下記の通りです。
- 【秒速】299,792,458m/s（毎秒約30万km）
- 【時速】1,079,252,848.8km/h（毎時約11億km）
そう、光速は宇宙一速いだけあって、秒速約30万km（1秒間に約30万km進む）というとてつもない速さだったのです！
ちなみに、光速の数値『299,792,458m/s』は、それ以下の小数点は全くない正確な数値です。
その理由は、現在の1mの定義は光速が基準になっており、『1mの長さは、光が1秒間に進む速さの299,792,458分の1』と定められているからです。
1mが光速の299,792,458分の1なので、光速はぴったり299,792,458m/sという数値になるのですね。
※1ｍの定義については別ページで詳しくお話していますので、興味がある方はこちらの記事も読まれてみてください。
また、先ほどご紹介した光速の数値は真空中を進むときの速さですが、光には何か他の物質の中を進むときは速さが遅くなるという性質があります。
そこで、色々な物質中の光の速さをご紹介します。
| 物質 | 光の速さ（秒速） |
|---|---|
| 真空中 | 約30万km |
| 空気 | 約30万km(真空中より0.03%だけ遅い) |
| 氷 | 約22.9万km |
| 水 | 約22.5万km |
| ガラス | 約19.7万km |
| 水晶 | 約19.4万km |
| 眼鏡のレンズ | 約17.6万km |
| ダイヤモンド | 約12.4万km |
ご覧のように、物質中の光の速さは真空中に対して、水中では約3/4、眼鏡のレンズでは約1/2、ダイヤモンドの中では約1/3になります。
ちなみに光は、速さが変わる物質の中に入ると曲がるという性質があり、これを屈折と呼んでいます。
眼鏡を掛けると物が良く見えたり、ダイヤモンドがキラキラ輝いて見えたりするのは、この屈折現象のおかげです。
視力の悪い私にとっては眼鏡は必需品なので、このように屈折という現象があって本当に良かったなと感じます(笑)
速さの具体的なイメージ
前章で、光の速さが秒速約30万kmというとてつもない速さであることが分かりました。
しかし、1秒に30万km進むなんて言われても、我々の日常生活からあまりにもかけ離れた速さで、どのくらい速いのか今一つイメージできないですよね。
そこでこの章では具体的に光の速さがどのくらいなのか見ていきたいと思います。
光の速さの例え
まずは、光の速さを例えるときに、最も良く使われる表現をお伝えします。こちらです。
「1秒間に地球7周半」
地球1周が4万kmなので7周半でちょうど30万kmになりますから、このような表現になるのですね。
図にすると、このような感じです。
やっぱり、光ってとても速いですね！たった1秒で、目が回りそうなほど地球を回っています(笑)
速度の比較
さらに、光がどのくらい速いのかをイメージするために、普段私たちの日常生活からイメージできる速度と光速を比較してみたいと思います！
比較してみる対象は、徒歩（時速4km）と飛行機（時速800km）の２つです。
下記のような距離を移動するのにかかる時間を、光の速さで移動した場合どのくらい違うのか見てみます。
| 移動距離 | |||
|---|---|---|---|
| 東京→大阪(500km) | |||
| 東京→ハワイ(6500km) | |||
| 地球一周(4万km) | |||
| 地球→月(38万km) | |||
| 地球→太陽(1.5憶km) |
ご覧の通り、私たちの日常生活の中で最も速い移動手段である飛行機と比較しても、光が段違いで速いことが分かりますよね！
地球1周にかかる時間は飛行機だと50時間もかかるのに、光だとわずか0.13秒。光、恐るべき速さですね。
距離の単位「光年」
ちなみに、光速と似たような言葉で「光年」という単位がありますが、これは速さではなく距離の単位です。光が１年間で進む距離が、１光年です。
ただでさえ速い光が１年間かけて進む距離ですから、とてつもない距離になります。
その距離は、何と約9.5兆キロメートル！もはや想像不能な長さですね。この長さも長すぎてイマイチピンと来ませんので、色々な長さを光年で表してみましょう。
距離を光年で表すと！？
- 東京⇔大阪（500km）＝0.00000000005光年
- 地球一周（4万km）＝0.000000004光年
- 地球⇔太陽（1.5億km）＝0.000016光年
- 太陽⇔海王星（45億km）＝0.00047光年
もはや地球上の地点では０が多すぎて何がなんだか分かりません。太陽系の惑星で一番遠い海王星と太陽の距離でも、光年で表すとたった「0.00047光年」です。
1光年という長さが、途方もない長さだということが良く分かりますね。
※単位「光年」についても別ページで詳しくお伝えしていますので、興味のある方はこちらにも遊びにきてくださいね。
光を遅いと感じている人たち
こんな超絶速い光なのですが、この世の中には何と光が遅いと感じている人も中にはいるようです。
最後は、そんな方々をご紹介いたします。
天文学者
いくら光が速いといっても、それは地球上で暮らしている我々人間の視点から見た話であって、宇宙の全体広さに比べたら光もあまり速くはないようです。
宇宙全体を観測する天文学者にとっては、光の速さですら遅すぎるのかもしれません。
例えば、先ほどご紹介した光年という単位を使って、宇宙のいろいろな場所を表してみるとこうなります。
宇宙のいろいろな距離を光年で表すと！？
- 太陽から一番近い恒星まで＝4.2光年
- 白鳥座デネブまで＝1500光年
- 銀河系の直径＝10万光年
- 隣の銀河まで＝256万光年
- 最も遠い銀河まで＝130億光年
なんと太陽から一番近い恒星のプロキシマ・ケンタウリまでの距離でも4.2光年もあるのです！
これは文字通り、世の中で一番速い光の速さで移動しても4.2年かかるということです。
そしてどんどん範囲を広げていくと、隣のアンドロメダ銀河までは256万光年、最も遠い銀河では何と130憶年もの距離があります。
そしてこれは、夜空に輝く星たちの光は全て過去のものであるということを同時に意味します。
白鳥座のデネブまでの距離は1,500光年ですから、我々の見ているその星は1,500年前の姿ということになります。日本の時代でいうと、まだ弥生時代のころです。
光速に制限があるため、決してリアルタイムで星を観測することはできないのです。
ちなみに、そんな「光の遅さ」が体感できる動画があります。
地球から約1000万km（地球と月の距離の約26倍）の地点から、光の速度で地球の横を通りすぎる動画です。
この動画を見ると、光の速度で地球の側を通過するとき、まばたきもできないほど一瞬で通りすぎる訳ではなく、地球の姿をはっきりと確認できます。
なんか、新幹線の窓から外の景色を見ているような感じです。
宇宙の中では小さな小さな太陽系の中でさえこのくらいの速さでしか移動できないのですから、宇宙の大きさに対して光の速さがいかに遅いのかが良く分かりますね。
惑星探査
これまた宇宙つながりにはなりますが、惑星探査に携わる人たちも光が遅いと感じています。
どういう時かというと、火星や木星などに行った探査機と通信をするときです。
それは、火星や木星に行った探査機と電波を用いて光の速さで通信しても、それが届くのに分単位で時間がかかるからです！
惑星と地球の距離は時期によって大きく異なりますが、ここでは火星までの距離を１憶km、木星までの距離を８憶kmとして考えてみたいと思います。
火星までの距離が１憶kmだとすると、光の速さで通信しても約５分半かかります。木星に関しては、距離が８憶kmだとすると何と45分もかかってしまうのです！
つまり、惑星探査機に地球から何か指示を送ってもそれが届くのは45分後ということになります。これは、通信のスピードとしてはかなり遅いですよね。
もし将来火星に人が住めるようになったとき、地球と電話したときはもしもしと言ってから相手に聞こえるまで５分かかることになります。
相手からこちらへの内容も届くのが５分後ですから、会話の１往復に10分もかかることになります。宇宙に光より速いものはありませんので、これが通信速度の限界です。
やはり、宇宙の広さに比べると光はとても遅く感じますね。
格闘ゲーマー
最後に、意外な人も光の遅さを感じているようです。
それはなんと格闘ゲーマーの方たちです！格闘ゲーマーの方も、光の遅さに悩みを感じることがあるようです。
そんなシチュエーションが訪れるのは、例えば地球の裏側、日本とブラジルなどでネット対戦をするときです。
日本とブラジルの間を光の速度で通信できたとしても、何とそのスピードは格闘ゲーマーにとっては遅すぎたのです！
ブラジルと日本の距離は地球一周の半分で約２万kmですので、秒速30万kmの光の速度でも0.067秒かかります。そして、格闘ゲームの１フレームの時間は、1/60秒＝0.0017秒です。
そうすると、光の速度で通信しても常に４フレームの遅れが発生してしまうということになります！
プロの格闘ゲーマーの方たちは１フレームの時間の差が勝敗を決める戦いをしていますので、この４フレームの遅れは絶望的な遅れにるそうです。
世の中で一番速い光の速度を用いても、日本とブラジルの間で格闘ゲームのネット対戦が満足にできない。そこで格闘ゲーマーさんが感じた深すぎる名言がこちらです。
「光って、意外と遅いんだな・・・」
光速と音速の違い
最後は、光速と音速の違いについて少しお話してみたいと思います。
光速と似た言葉で音速というものがあります。
こちらはもちろん音の速さのことなのですが、この光速と音速、どちらもめちゃくちゃ速いようなイメージがありますが実際にはどれくらい違うのでしょうか？
それぞれの数値を比べてみたいと思います。
光速と音速
- 光速＝時速約1,080,000,000km（約10.8憶km）
- 音速＝時速約1,200km
光速と音速、比べてみるとまるで違いますね！光速の方が音速の90万倍も速いです。まさに「桁が違う」といった状態です。
光速は、音速と比較にならないぐらい超絶速いスピードだったのですね。
※音速についての詳細や、光速と音速の差を使って雷までの距離を知る方法についても別ページで詳しくお話していますので、興味のある方はこちらにも遊びにきてくださいね。
まとめ
以上で、光速についての話を終わります。
まとめると、下記の通りです。
- 秒速にすると約30万km
- 時速にすると約11憶km
- １秒で地球７周半する速さ
- 日常生活の中ではどこでもほぼ一瞬の超絶な速さ
- 宇宙全体の広さと比べたら光もあまり速くない
光の速さ、いろいろと掘り下げて知っていくと、色々なことが分かってとても面白かったですね！
宇宙で一番速い光の速さである「光速」。このページを読んで、どのくらいの速さなのか少しでもイメージが膨らんでもらえましたら幸いです(^^)
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