The science of static electricity - Anuradha Bhagwat

静電気の科学 ― アヌラーダ・ バグワット

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Tomoyuki Suzuki

It can strike without warning, at any moment.

それは予告なしにいつでもやってきます

You may be walking across a soft carpet and reaching for the door knob

皆さんがふかふかのカーペットを歩いていて ドアノブに手を伸ばしたとき

when suddenly...zap!

突然…ビリッ

To understand static electricity,

静電気を理解するためには

we first need to know a bit about the nature of matter.

まず 物質の性質を 少し知っておく必要があります

All matter is made up of atoms

全ての物質は原子からできており

that consist of three types of smaller particles:

より小さな３種類の粒子からできています

negatively charged electrons,

負の電荷を持つ電子

positively charged protons,

正の電荷を持つ陽子

and neutral neutrons.

そして電荷を持たない中性子です

Normally, the electrons and protons in an atom balance out,

通常は原子内の電子と陽子の数は 釣り合っているので

which is why most matter you come across is electrically neutral.

皆さんが出会う物質の多くは 電気的に中性です

But electrons are tiny and almost insignificant in mass,

しかし電子は非常に小さく ほとんど質量を持たないため

and rubbing or friction can give loosely bound electrons

こすれや摩擦によって 緩やかに結合している電子が

enough energy to leave their atoms and attach to others,

十分なエネルギーを得て 元の原子から他の原子へと

migrating between different surfaces.

原子の表面間を移動します

When this happens,

この現象が起こると

the first object is left with more protons than electrons

元の物体では陽子が電子よりも多くなり

and becomes positively charged,

正の電荷を持つようになります

while the one with more electrons accumulates a negative charge.

一方で 電子が多くなった物質は 負の電荷を持つようになります

This situation is called a charge imbalance,

この状況は電荷不均衡

or net charge separation.

もしくは正味の電荷分離と呼ばれます

But nature tends towards balance,

しかし 自然界には 均衡に向かう性質があるので

so when one of these newly charged bodies comes into contact with another material,

新たに負の電荷を持った物質が 他の物質に接触した時には

the mobile electrons will take the first chance they get

可動電子は最初の機会を捉えて

to go where they're most needed,

電子が求められている場所に移動し

either jumping off the negatively charged object,

負の電荷を持った物質から

or jumping onto the positively charged one

正の電荷を持った物質に飛び移り

in an attempt to restore the neutral charge equilibrium.

電荷平衡を回復しようとします

And this quick movement of electrons, called static discharge,

そしてこの静電放電と呼ばれる すばやい電子の移動こそが

is what we recognize as that sudden spark.

我々が突然の放電として 認識しているものです

This process doesn't happen with just any objects.

この過程は全ての物質に起こるものではありません

Otherwise you'd be getting zapped all the time.

もしそうなら 皆さんは 毎回ビリビリしていることになります

Conductors like metals and salt water

金属や塩水などの導体は

tend to have loosely bound outer electrons,

分子間を容易に移動する

which can easily flow between molecules.

緩く結合した 外殻電子を持つ傾向にあります

On the other hand, insulators like plastics, rubber and glass

一方で プラスチックやゴム ガラスなどの絶縁体は

have tightly bound electrons that won't readily jump to other atoms.

他の原子に容易には移動しない しっかり結合された電子を持ちます

Static build-up is most likely to occur

静電気の発生が最も起こりやすいのは

when one of the materials involved is an insulator.

絶縁体が関係している時です

When you walk across a rug,

カーペットの上を歩く時

electrons from your body will rub off onto it,

皆さんの体から離れた電子は カーペットに擦り取られ

while the rug's insulating wool will resist losing its own electrons.

他方 絶縁体であるカーペットのウールは 電子を失うことに抵抗します

Although your body and the rug together are still electrically neutral,

皆さんの体とカーペットは 全体としては電荷平衡の状態にありますが

there is now a charge polarization between the two.

両者間は誘電分極しています

And when you reach to touch the door knob,

そしてドアノブに触れようと 手を伸ばしたとき

zap!

ビリッ！

The metal door knob's loosely bound electrons hop to your hand

金属製のドアノブのゆるく結合した電子は 皆さんの手に移り

to replace the electrons your body has lost.

皆さんの体が失った電子を補おうとします

When it happens in your bedroom, it's a minor nuisance.

これがベッドルームで起きた時は ちょっとした迷惑です

But in the great outdoors,

しかし大自然の中では

static electricity can be a terrifying, destructive force of nature.

静電気は恐ろしく 破壊的な自然災害となりえます

In certain conditions, charge separation will occur in clouds.

特定の条件下では 電荷分離が雲の中で発生します

We don't know exactly how this happens.

これが起こる理由は 正確には分かっていません

It may have to do with the circulation of water droplets

雲の中での 水滴や氷の粒の循環に

and ice particles within them.

関係があるのかもしれません

Regardless, the charge imbalance is neutralized

いずれにせよ 電荷の不均衡は

by being released towards another body,

他の物体―

such as a building,

例えば建物

the Earth,

地表

or another cloud in a giant spark that we know as lightning.

もしくは他の雲などに 雷として知られる 巨大な火花として放出されて中性になります

And just as your fingers can be zapped over and over in the same spot,

そして皆さんの指が何度も同じ場所で ビリッというように

you better believe that lightning can strike the same place more than once.

雷も同じ場所に何度も落ちると 信じておいたほうがよいでしょう