教室ブログ

2021.03.03

1秒ってどうやって測っているの？

豊田校

みなさんこんにちは！

個別指導塾Wam豊田校の真柄です。

今日は理科の日です！

みなさんに理科の楽しみを知ってもらうために毎週水曜日にブログを更新しています。

今回は、腕時計の仕組みに触れながら、

1秒となにか、1秒ってどうやって測っているの？という内容についてお話しします。

まず、1秒には正確な定義があるのをご存じですか？

2019年5月以降、1秒とはセシウムのある2つのエネルギー変化にかかる時間の約92億倍と定められています。この定義にセシウムが使われる理由は、セシウムが最も安定して一定の時間でエネルギー変化が行える物質であるためです。

2019年より前にも1秒の定義はされてきていました。

また、1秒を定義している国際度量衡委員会によると、2026年には新しくより正確な定義がされる予定なので少し楽しみです。

続いて、腕時計の仕組みです。腕時計には2つの種類があって、1つは機械式腕時計、もう1つはクオーツ腕時計です。

まず、機械式腕時計についてお話しします。機械式腕時計は、別名ぜんまい式腕時計とも呼ばれています。機械式腕時計は、1600年頃に発明されました。それ以前は腕時計などというものは作れませんでした。というのも、時計の針を動かすためにはある程度のエネルギーが必要です。現代ではエネルギーを得るために電池を使うことができますが、当時はまだ発明されていません。つまり、機械式腕時計には電池は使われていません！

では、どうやって時計の針を動かしているのかというと、ぜんまいバネというバネを使っています。みなさんがご存じのバネは手を離したらすぐに元に戻ると思いますが、ぜんまいバネは違います。ぜんまいバネはとても小さく、一定の早さで元の長さに戻ろうとします。その特性を生かして腕時計に使われるようになりました。

次に、クオーツ時計についてお話しします。クオーツ時計はボタン電池を使った時計で、1880年頃に発明されました。ただし、電池は電流を流すことしかできないのに、どうやって時間を計っているのかというと、水晶が使われています。水晶には、交流電流を加えると1秒間で約3.2万回の周期で振動するという性質があり、この周期は一定で変化しません。その振動を使って時計の針を一定の間隔で進めています。

また、とても理系な人は気づいたかも知れませんが、ボタン電池は直流電流です。しかし、水晶の振動は交流でないと起こりません。では、どうやって交流電流にしているかというと、高校の物理で習うLCR回路と呼ばれる回路で交流回路を作り出しています。

とても小さい腕時計にも科学の知識が詰め込まれているなんて、驚きませんか？

身の回りの電化製品の仕組みを全く知らないまま使っていることがほとんどだと思いますが、仕組みを知ることでより使いこなせると思いませんか？

科学はまだまだ伸びしろのある学問で、最も身の回りにある学問だと思います。

ぜひ興味を持ってもらえたら良いなと思います。

来週は、「なぜお花見と言えば桜なの？」について書くのでお楽しみに～！！

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