こんにちは！ サヘランです みなさん、ご機嫌いかがお過ごしでしょうか
日差しも心地よく感じられるこの頃、しばしの間外に出て浴びてみたくなります。
「太陽の燃焼」による光は、地球を温暖に保ってくれているのはもちろん、植物の莫大な光合成の生産力の源や、動物のビタミンDの供給のために重要な作用をもたらすなど、まさに全てを駆動するエネルギーの源泉です！
今回は、この地球では身近な太陽光の本体、「太陽の燃焼」が「量子トンネル効果」によって効率よく起こっていることを見ていきましょう。
これも身近にある、驚くべき「量子力学」のはたらく事象といえるでしょう。
それではみなさん、しばしのお付き合いのほど
「太陽の燃焼」はすべての地球の「エネルギー供給元」、そこに関与する「量子力学」
永遠のように、激しく熱く燃えて、しかし反面地球までの距離で見ると、キラキラとクールに輝く「太陽の輝き」、色温度は6,000K（ケルビン）と白色の輝きです！
この、表面温度で約6,000℃もあり内部の中心核になると、1500万℃ほどにもなるようです。
陽子－陽子連鎖反応といって、水素をヘリウムに変換する核融合反応の一種が太陽クラスの大きさの恒星での、エネルギーのこしらえ方の基本となっているのです。
① 2個の陽子（赤）が反応し、陽電子（白）とニュートリノ（ν）を放出
② 陽子（赤）と中性子（灰色）からなる重水素が形成
③ 重水素と陽子（赤）が結合し、ガンマ線（γ）を放出してヘリウム3が生成
④ 2個のヘリウム3が結合し、陽子（赤）を2個放出してヘリウム4に至る
のように反応が連鎖的に起こっていて、このことにより
４1H → 4He ＋ 26.7MeV
水素原子核４個の合計質量の0.7%がヘリウム原子核に変わることで減り、減少分がエネルギーの等価性「E＝mc2」によって熱量に転換されるのです。等価性については下記の関連記事をご覧ください。
しかしながら0.7%の質量といえども、1秒間に430万トンの質量が3.8 × 10²⁶Jのエネルギー （TNT火薬換算で9.1 ×10¹⁶ トンに相当する）に変換されているとは仰天のエネルギー!(^^)!
陽子－陽子連鎖反応は、1920年代にアーサー・エディントンによって提唱され、当時は、陽子がクーロン障壁（＋極同士の反発力）を越えるためには太陽の温度は低過ぎると考えられていました。
その後「量子力学」が発展すると、陽子の波動関数が「トンネル効果」によってクーロン障壁を越えることで、古典力学の予言より低い温度（800万℃～）で陽子同士が融合できることが明らかとなっています。
「量子トンネル効果」の起こる確率は、計算すると極端に低い（０に近い）ものですが、陽子同士の衝突しようとする回数（図の坂を上がろうとする回数）がそれを上回って多いため、頻繁にトンネル効果が起こっているのです。
「太陽のエネルギー」「量子トンネル効果」発のエネルギーの遥かな旅路
「太陽のエネルギー」の大部分はガンマ線（γ）に変わり、一部がニュートリノ（ν）に変わり放出されます。
大部分の「ガンマ線」の挙動はというと
① 周囲のプラズマと衝突・吸収・屈折・再放射などの相互作用をする
② 次第に「穏やかな」電磁波に変換されて中心部より広がる
③ 数十万年かけて太陽表面にまで達する
④ 宇宙空間に放出される
となる一方で、「ニュートリノ」は物質との反応率が非常に低いため、太陽内部で物質と相互作用することなく宇宙空間に放出されるてしまいます。
それで、太陽ニュートリノの観測は、現在の太陽中心部での熱核融合反応を知る有効な手段となっていて、岐阜県神岡のスーパーカミオカンデはこのニュートリノをとらえる施設ですよね。
私たち生物が利用しているのは、数十万年かけて太陽表面に登ってきた、「穏やかな」電磁波の方で「光線」も電磁波の一種です。
サヘランが現在浴びている、日差しは”人類がやっと言語を使い始めたころ”の数十万年まえに太陽の内部でつくられた、ものだと思うと何か壮大なドラマのようなものを感じてしまいます。
「太陽のエネルギー」が生み出す「紫外線」の恩恵と問題点
調べると、地球と太陽の距離は1億4960万kmあり、太陽から出た「光線」は８分１９秒で地球に降り注ぎます。
そのなかには「紫外線」もあり、波長域が290nm〜320nm（ナノメートル）の紫外線が「UVB」、320nm〜400nmの紫外線が「UVA」と呼ばれているようです。
波長が短いほど体に対する影響が強いが、波長が長いほど皮膚の深くに入りこむという
紫外線を浴びることで、体内でビタミンDが生成されるのはよく知られています。
ビタミンDには、食物からのカルシウム吸収を促し、血液中のカルシウム濃度を一定の濃度に保つ働きがあって、骨格を健康に維持するのに役立つ。骨量を保ち、骨粗鬆症を防ぐために栄養素としてビタミンDは必須のものです。
厚生労働省の調査によると、食品からとるビタミンDの必要量の目安は5.5µg程度。それに対して、1日に必要なビタミンDの量は15µg以上とされていて、足りない10µgのビタミンDは、太陽光線を浴びて体内で生成する必要があるとのことです。
浴びる時間は、夏場で１日に１５分から３０分と割と短めな時間で十分とのことです。
つぎに、「紫外線のマイナス面」についてです
UVBはほとんどが大気中のオゾンに吸収され、地上にはごく一部しか到達しないのですが、1980年代にオゾン層の破壊が明らかになってから、皮膚がんなどの有害性が注目されるようになりました。
日焼け止めを上手に使ったり、スマートフォンなどの、紫外線予報を見て有害な強い紫外線（時間帯や場所）は避けましょうね！
「太陽の燃焼」反応の源は「量子トンネル効果」がきっかけの不思議
いかがでしたでしょうか
身近な「量子力学」としてのお日様の「輝き」の不思議について
初めに「光ありき」じゃないですが、「はじめに量子トンネル効果ありき」で太陽は光り輝いていたのですね‼
そして、数十万年前のその反応の恩恵を、現在のすべての生物たちが受けているのです(^^)/
サヘランも、太陽崇拝の原始信仰じゃないですが、手をあわせて感謝したくなってきました。
それではみなさん、最後までご覧いただきありがとうございます
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