はじめに

夜よる、真まっ暗くらな部屋へやに入はいって、壁かべのスイッチを「パチッ」と押おした瞬間しゅんかん。 まばたきをする暇ひまもなく、部屋へやのすみずみまでパッと明あかるくなりますよね。

朝起あさおきると太陽たいようが窓まどから差さし込こみ、机つくえの上うえのノートや教科書きょうかしょ、友達ともだちの笑顔えがおまではっきりと見みせてくれます。 私わたしたちは毎日まいにち、当あたり前まえのように光ひかりの中なかで暮くらしています。

でも、ちょっと立たち止どまって考かんがえてみてください。 もしも光ひかりの足あしがカメ並なみみに遅おそかったら……壁かべのスイッチを押おしてから部屋へやが明あかるくなるまで、1時間じかんも真まっ暗くらな部屋へやでじーっと待まつことになっちゃいますよね！ 「光ひかりって、そもそも何者なにものなんだろう？」 「どうしてスイッチを押おした瞬間しゅんかんに部屋へやじゅうに広ひろがるの？」 「鏡かがみに自分じぶんの顔かおが映うつったり、水みずに入いれたストローが曲まがって見みえたりするのはなぜ？」

実じつは、光ひかりには宇宙うちゅうでいちばん速はやいスピードや、物ものにぶつかって跳はね返かえる反射はんしゃ、水みずに入はいると曲まがる屈折くっせつなど、びっくりするようなスーパーパワーがたくさん隠かくされています。 さらに、光ひかりがなければ私わたしたちはご飯はんを食たべることも、インターネットで遊あそぶこともできなくなってしまうのです！

今回こんかいは、そんな身近みぢかで不思議ふしぎに満みちた「光ひかりの世界せかい」を一緒いっしょに解とき明あかしていきましょう！

はると

部屋へやの電気でんきをつけると、スイッチを押おした瞬間しゅんかんにパッと明あかるくなるよな！俺おれのシュートより何百倍なんびゃくばいも速はやいんじゃないか！？

ひまり

ふふ、何百倍なんびゃくばいどころじゃないわよ、はると。光ひかりは宇宙うちゅうでいちばん速はやいんだから！私わたしたちの暮くらしや生いき物ものにとっても、なくてはならない大切たいせつな存在そんざいなのよ。

光ひかりってそもそも何なに？ 目めに見みえるのはなぜ？

光ひかりの正体しょうたいは、空間くうかんをものすごいスピードで進すすむ「波なみ（エネルギー）」の仲間なかまです。 では、私わたしたちはどうして周まわりの景色けしきや物ものを見みることができるのでしょうか？

自分じぶんから光ひかる「光源こうげん」と光ひかりを跳はね返かえす「物もの」

世よの中なかには、自分自身じぶんじしんでピカッと光ひかりを出だしているものがあります。 太陽たいようや電球でんきゅう、たき火びの炎ほのお、ホタルの光ひかりなどがそうです。このように、自分じぶんから光ひかりを放はなつものを理科りかでは「光源こうげん」と呼よびます。

一方いっぽうで、私わたしたちの周まわりにある机つくえ、鉛筆えんぴつ、サッカーボール、そして夜空よぞらに浮うかぶ月つきは、自分じぶんから光ひかりを出だしていません。 それなのに、なぜ目めに見みえるのでしょうか？

秘密ひみつは「光ひかりのキャッチボール」！

暗闇くらやみでは、どんなに目めをこらしてもノートの文字もじを読よむことはできませんよね。 物ものが見みえるためには、絶対ぜったいに光ひかりが必要ひつようです。

物ものが見みえる仕組しくみは、実じつはとてもシンプルです。

1. 光源こうげんから光ひかりが飛とび出だす：太陽たいようや部屋へやの電球でんきゅう（光源こうげん）から光ひかりが放はなたれます。
2. 物ものにぶつかって跳はね返かえる：光ひかりが机つくえやサッカーボールに当あたって、ピンポン球きゅうのように四方八方しほうはっぽうに跳はね返かえります。
3. 跳はね返かえった光ひかりが目めに届とどく：跳はね返かえった光ひかりの一部いちぶが私わたしたちの目めに入はいり、脳のうに「あそこにボールがあるぞ！」と情報じょうほうが伝つたわります。

サッカーにたとえるなら、太陽たいようがキッカーで、ボール（光ひかり）をパスして机つくえに当あて、跳はね返かえったパスを君きみの目め（ゴールキーパー）がキャッチしているようなものです！ 夜空よぞらの月つきが黄色きいろく輝かがやいて見みえるのも、太陽たいようが出だした強つよい光ひかりを月つきが鏡かがみのように跳はね返かえして、地球ちきゅうの私わたしたちの目めに届とどけているからなんですよ。

はると

俺おれたちの目めは、物ものから跳はね返かえってきた光ひかりのパスをキャッチしていたのか！月つきが光ひかって見みえるのも太陽たいようのパスのおかげなんだな。

ひまり

その通とおりよ！目めは光ひかりのパスを受うけ取とる超高性能ちょうこうせいのうなセンサーなの。だから光ひかりのない真まっ暗くらな部屋へやでは、パスが届とどかないから何なにも見みえないのね。

1秒びょうで地球ちきゅうを7周半しゅうはん！？ 光ひかりのスピードのひみつ

光ひかりのいちばんの自慢じまんは、なんといってもその「スピード」です。 光ひかりが進すすむ速はやさのことを「光速こうそく」と言いいますが、どれくらい速はやいと思おもいますか？

新幹線しんかんせんやロケットがカタツムリに見みえる速はやさ！？

光ひかりの速はやさは、なんと1秒間びょうかんに約やく30万まんキロメートルです！

数字すうじが大おおきすぎてピンとこないかもしれませんが、身近みぢかな乗のり物ものと比くらべてみましょう。

• 日本にほんを代表だいひょうする新幹線しんかんせん（時速約じそくやく300km）：1秒間びょうかんに進すすむ距離きょりは約やく83メートル。
• 宇宙うちゅうへ飛とび出だすロケット：1秒間びょうかんに約やく11キロメートル。
• 光ひかりのスピード：1秒間びょうかんに約やく30万まんキロメートル！

光ひかりの速はやさなら、たった1秒びょうの間あいだに地球ちきゅうのまわりを7周半しゅうはんも回まわることができます。 部屋へやのスイッチを入いれた瞬間しゅんかんに部屋全体へやぜんたいが明あかるくなるのも当然とうぜんですよね。光ひかりにとって、部屋へやの端はしから端はしまで移動いどうする時間じかんなんて、ゼロ秒びょうに感かんじるくらい一瞬いっしゅんなのです。

いま見みている太陽たいようは「8分ふん20秒前びょうまえ」の姿すがた！

この宇宙うちゅうで光ひかりより速はやく移動いどうできるものは、今いまのところ何なにひとつ見みつかっていません。光ひかりは宇宙うちゅうのスピードチャンピオンなのです。

そんな超特急ちょうとっきゅうの光ひかりでも、広大こうだいすぎる宇宙うちゅうを進すすむときには時間じかんがかかります。 地球ちきゅうから月つきまでは約やく38万まんキロメートル離はなれているので、月つきの光ひかりは約やく1.3秒びょうで地球ちきゅうに届とどきます。 そして、太陽たいようから地球ちきゅうまでの距離きょりは約やく1億おく5000万まんキロメートルもあります。 光ひかりのスピードで走はしっても、地球ちきゅうにたどり着つくまでに約やく8分ふん20秒びょうもかかるのです！

つまり、いま私わたしたちが空そらに見み上あげている太陽たいようの光ひかりは、たった今いま出でた光ひかりではなく「8分ふん20秒前びょうまえに太陽たいようを出発しゅっぱつした光ひかり」なのです。 宇宙うちゅうを見み上あげることは、光ひかりのスピードのおかげで「過去かこのタイムカプセル」を覗のぞいているのと同おなじなんですよ。

はると

1秒びょうで地球ちきゅうを7周半しゅうはんってケタ違ちがいすぎてびっくりした！いま見みている太陽たいようの光ひかりが8分前ふんまえのものだなんて、まるでタイムマシンみたいだな！

ひまり

遠とおい星ほしの光ひかりの中なかには、何百年なんびゃくねん、何万年なんまんねんも前まえの光ひかりもあるのよ。光ひかりの速はやさを知しると、夜空よぞらの星ほしを見み上あげるのが何倍なんばいもロマンチックに感かんじるわね。

手品てじなみたい！？ 光ひかりが曲まがる「反射はんしゃ」と「屈折くっせつ」

光ひかりはふだん、空気中くうきちゅうをどこまでも「まっすぐ進すすむ（直進ちょくしんする）」というルールを持もっています。 夜よるに懐中電灯かいちゅうでんとうをつけると、光ひかりの筋すじがまっすぐに前まえを照てらしますよね。 しかし、光ひかりが進すすむ途中とちゅうに「別べつの物もの」が現あらわれると、まるで手品てじなのように進すすむ向むきを変かえることがあります。それが「反射はんしゃ」と「屈折くっせつ」です！

跳はね返かえる「反射はんしゃ」と曲まがり込こむ「屈折くっせつ」

洗面所せんめんじょの鏡かがみをのぞき込こむと、自分じぶんの顔かおがキレイに映うつりますよね。これは、顔かおに当あたった光ひかりが鏡かがみのツルツルしたガラスの表面ひょうめんにぶつかり、規則正きそくただしく跳はね返かえってくる「反射はんしゃ」のおかげです。壁かべに向むかって投なげたボールが同おなじ角度かくどで跳はね返かえるのと同おなじ仕組しくみです。

一方いっぽうで、透明とうめいなコップに入いれた水みずにストローを差さすと、水面すいめんを境目さかいめにしてストローがカクッと折おれ曲まがって見みえたことはありませんか？ お風呂ふろに入はいったときに、自分じぶんのお腹なかや足あしがいつもより短みじかく縮ちぢんで見みえた経験けいけんがある人ひとも多おおいはずです。 これは、光ひかりが空気くうきから水みずに入はいるときに進すすむ向むきが変かわる「屈折くっせつ」という現象げんしょうです！

光ひかりは空気中くうきちゅうを走はしるときと、水みずやガラスの中なかを通とおるときで進すすむスピードが変かわります。 水みずの中なかに入はいると、光ひかりは少すこしブレーキをかけられたようにスピードが落おちます。その境目さかいめで、光ひかりの進すすむコースがクイッと曲まがってしまうのです。

メガネや虫眼鏡むしめがねのレンズも、この屈折くっせつのパワーをうまく利用りようして、光ひかりを集あつめたり広ひろげたりして小ちいさな文字もじを大おおきく見みせてくれているんですよ。

はると

お風呂ふろで足あしが短みじかく見みえるのって、目めの錯覚さっかくじゃなくて光ひかりが曲まがっていたからなんだな！ストローが折おれて見みえる実験じっけん、今日きょうの晩ばんご飯はんの時ときに絶対ぜったいやってみる！

ひまり

ふふ、コップの水みずにスプーンを入いれても面白おもしろいわよ。メガネやカメラのレンズも屈折くっせつを利用りようしてピントを合あわせているの。光ひかりの性質せいしつは身みの回まわりで大活躍だいかつやくしているのね。

ほんとは真まっ白しろじゃない？ 虹にじの7色しょくのひみつ

雨上あめあがりの空そらに、きれいなアーチを描えがく「虹にじ」。 赤あか、橙だいだい（オレンジ）、黄き、緑みどり、青あお、藍あい、紫むらさきの美うつくしい7色しょくのグラデーションに見みとれてしまいますよね。

でも、虹にじが出でる前まえの太陽たいようの光ひかりは、どう見みても「無色透明むしょくとうめい（白しろ）」に見みえます。あのカラフルな色いろは、いったいどこからやってきたのでしょうか？

太陽たいようの光ひかりは「7色全部しょくぜんぶが混まざった色いろ」！

びっくりするかもしれませんが、太陽たいようから届とどく白しろい光ひかりの中なかには、最初さいしょから7色しょくの光ひかりがぜんぶ隠かくれて混まざり合あっているのです！

図工ずこうの時間じかんに絵えの具ぐを混まぜたとき、赤あかと青あおと黄色きいろをたくさん混まぜると、どんどん暗くらくなって黒くろっぽい色いろになりましたよね。 ところが、光ひかりの世界せかいは絵えの具ぐと正反対せいはんたいのルールを持もっています。 光ひかりは色いろを重かさねて混まぜ合あわせるほど明あかるくなり、すべての色いろがバランスよく合体がったいすると、なんと「真まっ白しろな光ひかり」になるのです！

雨粒あまつぶが光ひかりを7つに分わけるプリズムになる！

では、なぜ普段ふだんはひとつに混まざっている光ひかりが、空そらで7色しょくに分わかれるのでしょうか？ ここで登場とうじょうするのが、さっき学まなんだ「屈折くっせつ」です！

太陽たいようの白しろい光ひかりの中なかに含ふくまれる7つの色いろは、それぞれ「曲まがりやすさ」が少すこしずつ違ちがいます。

• 赤あかい光ひかり：あまり曲まがらずにまっすぐ進すすみやすい。
• 紫むらさきの光ひかり：大おおきくキュッと曲まがりやすい。

雨上あめあがりの空そらには、目めに見みえないほど小ちいさな水みずの粒つぶ（水滴すいてき）がたくさん浮うかんでいます。 この水滴すいてきに太陽たいようの白しろい光ひかりが差さし込こむと、水滴すいてきの中なかで光ひかりが屈折くっせつします。 そのとき、赤あかから紫むらさきまでの色いろがそれぞれ違ちがう角度かくどに曲まがって進すすむため、ひとつに束たばねられていた光ひかりがパッと扇おうぎのように分わかれて飛とび出だしてきます。 それが空そらいっぱいに広ひろがって見みえるのが、あの美うつくしい「虹にじ」の正体しょうたいなのです！

はると

絵えの具ぐは混まぜると真まっ黒くろになるのに、光ひかりは全部ぜんぶ混まざると真まっ白しろになるのか！逆転ぎゃくてんの発想はっそうみたいですげー面白おもしろいな！

ひまり

そうね！晴はれた日ひに庭にわでホースの水みずを霧状きりじょうにまくと小ちいさな虹にじができるのも、水滴すいてきが光ひかりを分わけているからなのよ。太陽たいようを背せにして水みずをまくと綺麗きれいに見みえるわよ。

光ひかりがないと生いきられない！ 地球ちきゅうを支ささえる光ひかりパワー

光ひかりのスーパーパワーは、景色けしきを見みせてくれたり虹にじを作つくったりするだけにとどまりません。 もしこの地球ちきゅうから太陽たいようの光ひかりが消きえてしまったら、私わたしたち人間にんげんも動物どうぶつも、何なにひとつ生いきていくことができなくなります。

地球上ちきゅうじょうのすべての命いのちのごはんを作つくる「光合成こうごうせい」

植物しょくぶつの葉はっぱは、太陽たいようの光ひかりを浴あびることで、空気中くうきちゅうの二酸化炭素にさんかたんそと根ねっこから吸すい上あげた水みずを使つかって、自分じぶんたちの栄養えいよう（デンプン）と新鮮しんせんな「酸素さんそ」を作つくっています。 学校がっこうの理科りかでも習ならう「光合成こうごうせい」ですね！

植物しょくぶつが光合成こうごうせいで作つくってくれた酸素さんそを吸すって、私わたしたちや動物どうぶつは呼吸こきゅうをしています。 さらに、牛うしや豚ぶたなどの動物どうぶつは草くさや植物しょくぶつを食たべて育そだち、私わたしたちはその野菜やさいやお肉にくを食たべて毎日元気まいにちげんきに運動うんどうしています。 つまり、私わたしたちがご飯はんを食たべてエネルギーにできるのも、もとをたどればすべて太陽たいようの光ひかりが植物しょくぶつにたくわえてくれたエネルギーなのです！太陽たいようの光ひかりは、地球ちきゅうに生いきるすべての生命せいめいのバッテリーなんですね。

未来みらいをつなぐ「光ひかりのハイテク技術ぎじゅつ」

光ひかりは自然しぜんの中なかだけでなく、私わたしたちの最先端さいせんたんのテクノロジーでも大活躍だいかつやくしています。

君きみがスマートフォンやパソコンで遠とおく離はなれた友達ともだちとオンラインゲームを楽たのしんだり、高画質こうがしつな動画どうがをスラスラ見みられたりするのも、実じつは光ひかりのおかげです。 世界中せかいじゅうの海うみの下したや地中ちちゅうには、「光ひかりファイバー」と呼よばれる髪かみの毛けほどの細ほそいガラスの糸いとが張はり巡めぐらされています。

電気でんきの信号しんごうで送おくるよりも、宇宙うちゅうでいちばん速はやい「光ひかり」を使つかってデータを送おくることで、地球ちきゅうの反対側はんたいがわにある情報じょうほうでも一瞬いっしゅんで届とどくようになりました。 スーパーのレジで商品しょうひんの値段ねだんを読よみ取とる「バーコードリーダー」や、病院びょういんの手術しゅじゅつで体からだを切きらずに悪わるいところだけを治療ちりょうする「レーザーメス」など、光ひかりは私わたしたちの命いのちや未来みらいの暮くらしを力強ちからづよく支ささえてくれています。

はると

俺おれが大好だいすきなオンラインサッカーゲームが一瞬いっしゅんで通信つうしんできるのも、光ひかりの速はやさのおかげだったのか！光ひかりってただ明あかるいだけじゃなくて、世界中せかいじゅうを支ささえているんだな。

ひまり

植物しょくぶつが酸素さんそを作つくってくれるのも、病院びょういんで病気びょうきを治なおすレーザーも光ひかりのおかげよ。光ひかりがなかったら、私わたしたちは生いきることすらできない大切たいせつな宝物たからものね。

まとめ

普段何気ふだんなにげなく浴あびている「光ひかり」の秘密ひみつについて、たくさん知しることができましたね！ 最後さいごに、今日きょう学まなんだ大切たいせつなポイントをノートでおさらいしておきましょう。

朝起あさおきてカーテンを開あけたとき、部屋へやの電気でんきをつけたとき、そして雨上あめあがりの空そらに虹にじを見みつけたとき。 ぜひ「あっ、光ひかりがまっすぐ進すすんでいるんだな」「いま光ひかりが屈折くっせつして色いろが分わかれたんだな！」と思おもい出だしてみてくださいね。 身みの回まわりの景色けしきが、昨日きのうよりもずっとワクワクするものに見みえてくるはずです！

はると

光ひかりの正体しょうたいを知しったら、毎日まいにちの太陽たいようや部屋へやの明あかりがめちゃくちゃかっこよく見みえてきた！これなら理科りかのテストでも満点まんてん取とれそうだ！

ひまり

ふふ、その調子ちょうしで頑張がんばってね、はると！でも、その前まえに机つくえの電気でんきをつけて、今日きょうの宿題しゅくだいを終おわらせておくのを忘わすれないでね！

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