これは旧約聖書の最初の冒頭にある『創世記』の天地創造の1日目の文章です。
神が「光あれ」という言葉を発して、光が現れ世界を照らしたことで、この世界は幕を開けました。
太陽からの光、遠い宇宙に輝く星々の光、松明の明かり、蝋燭の明かり、電球の光、大昔から我々人類にとって光はなくてはならない存在です。
そしてその光はこの世で最も速いとされています。この辺りは学校の物理の授業でも習うことでしょう。
でもこの世で最も速いといっても、果たして光の速さってどのくらいの数字かご存知ですか？
光速って秒速とか時速に直すと、なんだか凄く大きな数字だった気がする。
新幹線とか飛行機とか、さらに人工衛星も速いよね。光速と比較してどれだけ差があるんだろう？
今回は光速を時速や秒速で換算した時の数値を、いろいろな物体の動く速さと比べながら詳しく見ていきます。
いざ、光速の旅へ！
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光速を時速・秒速で換算！
それではこの世で最も速い光の速さが具体的にどのくらいなのか、時速・秒速で換算してみましょう！
- 光速は秒速約30万km（正確には299,792,458m毎秒）
- 光速は時速約10億8000万km
またあまり一般的ではありませんが、光速を分速で表現すると、約1800万km毎分となります。
分速は秒速の60倍、時速は秒速の3600倍なので、単純に秒速から計算して求まるわけです。
さらに1日で進む距離は約259億km、1年では約9兆4600億kmまで進みます。
特に1年で光が動く距離を1光年と呼び、天文学の分野ではよく登場します。
光速の覚え方とは？
光速の秒速は正確には299,792,458m/sですが、正直覚えづらいですよね(;^^
実はこれには、以下のように数字の語呂合わせで覚える方法もあります。
| 憎くなく二人寄ればいつもハッピー |
|---|
| 29（憎） 979（くなく） 2（二人） 4（寄れば） 5（いつも） 8（ハッピー） |
| 憎くなく女御（にょうご）や |
| 29（憎） 979（くなく） 245（女御） 8（や） |
| 憎くなく無事交番で拘束（光速）だ |
| 29（憎） 979（くなく） 24（無事） 58（交番） |
物理学で重要な定数なだけに、大学の講義ではしょっちゅう登場します。
因みにcはラテン語で速さを意味する「celeritas」が由来となっています。
わかりやすく表現しよう！
光速は時速にしろ秒速にしろ、数値が巨大すぎてもはや実感がわかない数字ですね。
この光の速さを俗に言い表したのが、
「1秒間に地球を7回半回ることができる速さ」
という言葉です。
地球の円周が約40,000km、7回半ということは、円周を7.5倍した数値となるので、確かに1秒間に7周半回るスピードですね！
詳しくは以下の記事をご覧ください。
長さの基本単位である1m（メートル）の定義は光の速度が基準で決まっています。ところが昔の定義も探ってみると、地球の長さも関係していることがわかりました。どのように変遷したか、1秒と光速度との関係についても詳しく解説します。
他にも具体的な距離を使って、どのくらい速く移動できるか比較しますと、
- 東京からNYまで約10,840km：飛行機で12時間、光で0.036秒
- 地球から月まで約384,400km：アポロ11号で4日6時間、光で1.28秒
- 地球から火星まで約75,280,000km（最接近時）：最新鋭の宇宙船で半年、光で約5分
となります、おわかりいただけたでしょうか？
現代の科学技術では、特に何十万km以上の距離の移動が大きな壁となる惑星探査や宇宙探査が困難を極めます。
通信においてもやはり致命的で、特に火星や金星などに有人探査をする際には、地球にいる我々の声を届けるのにも約10分以上かかる計算になります。
火星に住めるようになっても、地球にいる人とLINEのやり取りをするだなんて夢物語です。
もし光速に近いか、それ以上のスピードで航行ができる宇宙船などの技術が可能になったらそれこそ革命です！
どれだけ楽になるかは計り知れません。
しかしアインシュタインの特殊相対性理論の下では、光速は真空中では常に一定で光速を超える速度は実現できないことになっています。
詳しくは以下の記事でも紹介していますので、興味のある方はどうぞ！
アインシュタインの特殊相対性理論についていろいろと解説していきます。光速度不変の法則と合わせてそれまでのニュートン力学を覆したと言われる新理論とはどんな内容なのか、同時刻の相対性も図を使ってわかりやすく紹介します。
因みにアニメ『宇宙戦艦ヤマト』では、地球から14万8千光年離れた惑星イスカンダルまで旅をしています。
物語中では光速度を超えるワープ航法を使って、1年以内に往復することに成功しましたが、現実的にはどう足掻いても不可能です。
百歩譲って光速移動が可能になっても14万年かかる計算になります、宇宙全体で見ると光もカタツムリ並みの速さなんですね。
他の速度とも比較しよう！
光速は秒速30万km、時速10億8000万kmという数値ですが、もっと具体的に他の物体のスピードとも比較してみましょう！
新幹線
日常生活で超高速を実感できる乗り物と言えば、やはり新幹線ですね。
その新幹線の最高速度は時速320km！
これは東北新幹線の宇都宮～盛岡間での速度ですが、現状営業運転されている新幹線では最速です。
ただし今後ドイツやロシア、ベトナムなどで最高時速350kmの新幹線の建設が計画されています。
日本の新幹線が最速と威張れる日はいつまででしょうか。
飛行機
空の上を飛ぶ飛行機も超高速で移動します、ただ地上からは見えにくいのであまり速さを実感できないですね。
それでも現代社会では、大人数を乗せて移動する乗り物では間違いなく最速です。
その速度は時速約1000km、東京とニューヨークとの間を約12時間で移動できます。
新幹線より約3倍速いですが、それでも光速の方が約108万倍速いです。
戦闘機
旅客機の速度ですら速すぎましたが、それを上回る乗り物が軍の戦闘機です。
ニュースでもたまに登場するのがF15戦闘機ですね、その最高速度は時速約3,000km！
何と音速よりも速いんですよ！人類の技術力もここまで来ましたか。
リニアモーターカー
実用化はまだされていませんが、新幹線よりも速い乗り物で期待されているのがリニアモーターカーです。
2018年に世界最速となる時速603kmを達成しギネスにも認定されました！
もちろんそれでも光速の方が圧倒的に速いですね(;^^
人工衛星
地球の遥か上空を周回する人工衛星、天気予報やGPSでもお世話になっています。
今や現代社会にとっても必要不可欠な人工衛星ですが、その速度は時速約27,000km！
新幹線の約90倍です。こんな速い物体が地球の周りのあちこちを飛び回っているだなんて、ちょっと恐ろしいですね。
アポロ10号
1969年5月26日に有人の宇宙船の速度としては最速となる、時速39,895kmに達しました。
これはギネス記録でもあります。
地球と月を10時間足らずで移動できますが、それでも初の月面着陸は11号にお預けとなりました。
パーカー・ソーラー・プローブ
こちらは2018年8月に打ち上げられたNASAの太陽探査機です。
これまでの人工物の中で最も太陽に近づいたほか、人工物としては史上最速となる時速246,960kmを記録しました！
地球の公転速度
地球が太陽の周りを公転する速度が時速108,000kmとされています。
光には遠く及びませんが、それでも新幹線の300倍以上のスピードで移動していただなんて驚きですね。
実は太陽系自体も銀河系を公転しているのですが、その移動速度は時速約864,000kmもあります。これはこれで速すぎる(;^^
海王星の嵐
地球から遠く離れて、最後は太陽系で最も外側を公転する海王星の嵐を紹介します。
海王星には最大風速670ｍで、時速2400kmの嵐が吹き荒れることでも有名です。
太陽系の最も外側を公転する海王星はどんな特徴なのか？特に1989年に観測された大暗斑の風速は凄まじく、最大で時速2400kmでした。木星の大赤斑との風速とどっちが大きいのか？またその他の特徴を天王星と比較します！
主な人工物や自然界のいろんな速さを紹介しましたが、どれもこれも光には遠く及ばずですね。
人工物では太陽探査機の時速246,960kmが最速ですが、これでも光速の方が4373倍も大きいです。
太陽系の公転速度ですら、その差は1250倍もあります。改めて光の速さの凄さが身に染みてわかりますね！
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格闘ゲーマーにとっては遅すぎる？
ここまでの解説で、光というものがあまりにも速すぎることが理解できたと思います。
しかしこの光の速さを遅いと感じている人もいて、それが格闘ゲームを愛する人たちです。
僕自身格闘ゲームはストレスが溜まりやすいので、あまりやらないですが、それでもインターネットのおかげでオンラインプレイが当たり前になった昨今では、格闘ゲームにはまる人も多いです。
日本にいる他のプレイヤー間のみならず、現在では世界中のいろいろな人とオンライン対戦ができます。
ところが地球の裏側のブラジルやアルゼンチンにいるプレイヤーと対戦するとなると、少し厄介なことが起きます。
地球の円周は約4万km、裏側までとなると約2万kmで、ネット通信はほぼ光の速度なのですが、秒速30万kmなので、0.067秒かかる計算になります。
0.067秒と言えどもほぼ一瞬の間なので、まず気にすることはないのですが、格闘ゲーマーにとっては一大事なのです！
この0.067秒というのは15分の1秒、すなわち4フレームに相当するのですが、実はこの4フレームの時間差は熟練プレイヤーにとっては体感できるほどです。
1フレームは60分の1秒に当たるのですが、この1フレームが格闘ゲーマーの間では勝敗を決するというのです。
常人にはちょっと理解できない世界ですね(;^^
まぁ光にも限界があるということなのですが、国境を越えてネット対戦をするプロの格闘ゲーマーの間では「光って意外と遅い」ということなんです。
光速は本当に一定？
さて光速度は不変で常に秒速30万kmとなります。
しかしこの値は実は、光が伝播する場所で変わってくるのです！
もっと具体的に言えば、光が液体を伝搬する場合と固体を伝搬する場合だと、真空中を移動するよりも遅くなるのです。
難しい言葉を使って解説すると、光は波としての性質を持っているので、媒質によって移動速度が変わり、屈折の法則が働きます。
水中だと屈折率が約1.33となるのですが、この数値は「真空中の光速度を水中の移動速度で割った値」で定義されるので、水中の光速度は約22.5万km/sとなります。
因みにもっと高度な研究の話になりますが、何と特殊なガスの中にレーザーを照射し、レーザーの速度を時速60kmと車の速度とほぼ同じ値まで減速させることに成功したのです。
この手の研究は現在はかなり進められて、何と光を静止させる所まで来ているそうです。
⇒光を止める物理学
光を止めるだなんて凄い、黄金聖闘士もビックリだよ！
まとめ
以上、光の速さについての解説でした。それでは今回の内容をおさらいしましょう！
- 光速は秒速で約30万km、時速で約10億8000万km
- 光は1秒間で地球を7周半回ることができる
- 光速度を超えることは理論上不可能で、この世で最も速い
- 格闘ゲーム愛好者にとっては遅く感じることもある
- 光は移動する物質によって速度が変わる
今回の記事で、光についての理解がより深まってもらえれば幸いです。
光がもし言葉を発することができたら、世の中のあらゆる物体の速度を見てこう言うでしょう。
速さが足りない！！
【音速については以下の記事をどうぞ！】
音の速さを時速や秒速で換算した時の数値が、だいたい何キロなのか考えたことはありますか。実は音速は温度によって変わりますし、液体中や固体中でも変化します。他にもマッハの定義や光速との比較も紹介しますよ！
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光速＝時速、1時間で約30万km（正確には299,792,458m毎秒）
光速＝秒速、1秒間で約10億8000万km
・・・時速と秒速が逆ではありませんか？
コメントありがとうございます。ご指摘のとおりです、訂正いたしました。