The Electromagnetic Spectrum – X-Ray
03.25.04

あなたがラジオを聴いたりテレビを見ていたり電子レンジで夕食を作っているとき、電磁波を使っていると覚えていてください。 ラジオ波もテレビ波も電子レンジも、すべて電磁波の一種です。 波長が違うだけです。 電磁波には、ビルほどの長さの電波から、原子核ほどの短さのガンマ線まで、さまざまな大きさの波があります。 光の波長が短くなるにつれて、エネルギーは大きくなります。 X線は波長が短いため、エネルギーが高くなります。 通常、X線は波長ではなく、エネルギーで語られます。 これは、X線の波長が非常に小さいためです!

レントゲンの妻の手

X 線は、1895 年にドイツの科学者、ウィルヘルム・コンラッド・レントゲンによって初めて発見されましたが、彼はまったく偶然にそれを見つけました。 この写真は一般大衆に衝撃を与え、この新しい放射線の形態に対する科学的関心を呼び起こした。 レントゲンは未知の放射線であることを示すために「X」と名付けました。
地球の大気は十分に厚いので、宇宙から地表に届くX線はほとんどありません。 これは私たちにとって良いことですが、天文学にとっては悪いことでもあります。 X線天文学は地上からはできません。
X線を使ってどのように「見る」のでしょうか? X線メガネの広告で何と言われても、人の服を透かして見ることはできないでしょう!? もしX線が見えたら、X線を出すもの、あるいはX線の透過を止めるものを見ることができます。 私たちの目は、病院や歯科医院で使われているX線フィルムのようなものです。 X線フィルムは、皮膚を透過してくるX線を「見る」ものです。
病院でX線撮影をするときは、X線に感応するフィルムを体の片側に貼り、そこからX線を照射します。 歯医者では、この写真のように、口の中の歯の片側にフィルムを貼って、あごからX線を照射します。

X-ray of a tooth

骨と歯は密度が高く、皮膚よりもX線を吸収するため、骨や歯のシルエットがX線フィルムに残り、皮膚は透明に見えるのだそうです。 金属はさらに多くのX線を吸収する-歯の画像の中に詰め物があるのがわかるでしょうか
太陽がある角度で私たちを照らすと、私たちの影が地面に映し出されます。 それと同じように、X線の光は皮膚を通過して、骨の影を映し出し、フィルムに写し出します。 飲み込んだものの影が見えますか?

飲み込んだピンを映した1歳児のX線写真

X線検出器を搭載した人工衛星を使って、X線天文学を行います。 天文学では、X線を出すもの(ブラックホールなど)は歯医者のX線装置、衛星の検出器はX線フィルムのようなものです。
X線は何を見せてくれるのでしょうか?
宇宙には、ブラックホール、中性子星、連星系、超新星残骸、星、太陽、そしていくつかの彗星など多くのX線が出ています!
地球もエネルギー帯のあるX線で光っていますね。 実は、地球そのものが光っているわけではなく、地球の大気圏上空で発生するオーロラなのです。

地球のX線画像(出典:Polar、PIXIE、NASA)

左は1996年3月に周回衛星Polarで撮影された最初の地球X線画像です。 最も明るくX線が放射されている部分が赤くなっています。 オーロラの原因となる太陽からの高エネルギー荷電粒子は、地球の磁気圏でも電子を元気にしています。 この電子が地球の磁場に沿って移動し、やがて地球の電離層にぶつかることでX線が放射されます。 このX線は地球の大気圏下部に吸収されるので危険ではありません。 多くの星は連星系にあり、2つの星が互いの周りを回っています。 そのうちの1つがブラックホールや中性子星になると、物質が普通の星から引き抜かれます。 この物質がブラックホールや中性子星の中に入っていき、非常に高い温度まで加熱される。 100万度以上の高温になると、X線が放射されます
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