1時間目 電波ってどんなもの?

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パート1(はじめに)

ボクはデンパ君、みんな、はじめまして。
さーこれから、デンパ君の名前にもなっている「電波(でんぱ)」についてのお話を始めるよ。

「電波」といっても、どんなものか分からないよね。電波は「見たり、聞いたり、触れたり」できないものなんだ。だけどみんな毎日、朝から夜まで、「電波」のお世話になっているんだよ。
身の回りのものを見てごらん。

テレビやラジオが絵や音を流せるのも、携帯電話で遠くの人と話せるのも、みんな電波のおかげなんだよ。

たとえばテレビは、テレビ局のアンテナから絵や音を乗せた電波が発射されるんだ。その電波をきみたちのおうちのアンテナがキャッチして、お部屋のテレビに情報を伝えるんだよ。

この仕組をわかりやすく電車を使って説明しよう。

出発地にいる人を電車が目的地まで運ぶよね。乗客を絵や音、そして電車を電波だと考えるんだ。出発駅(テレビ局)にいた乗客、つまり絵や音を、電波という電車が到着駅であるきみの家のテレビまで運んでいるんだよ。


パート2(電波の性質)

●電波の速さは世界一速い
電波は1秒間で約30万q、地球を約7回り半するぐらいの速さで伝わるんだ。東京から大阪までの約550kmを、新幹線だと2時間30分かかるけど、それだけの時間があったら、電波だったらなんと245万往復もしてしまうんだ。
とっても早いね。

●電波は、いろんなものに伝わる
宇宙にいるスペースシャトルと地球の管制センターは、電波を使って連絡をとっているんだよ。それから、宇宙空間に浮かんでいる放送衛星から電波を受けて、テレビは画像を映しているんだ。これらは、電波が空気のないところを伝わるという証拠。
ボクたちの声は「空気」や「水」のないところでは伝わらないんだ。でも電波なら、空気や水があってもなくても伝わっていくんだよ。

●電波は反射する
ためしてみよう!鉄筋コンクリートの建物の中と、窓の近くではラジオの聞こえ方が違っているよ。
電波は、木やガラスのように電気を通しにくい性質のものは通り抜けるけど、金属のように電気を通しやすい性質のものには、反射するんだ。
だから、建物の中だと、壁の中にある鉄筋や鉄骨が電波のじゃまをしてラジオに電波がよく届かないんだ。窓ガラスの方は、電波が通りぬけるから、ラジオに電波がよく届いているんだよ。
ビルの影でも携帯電波が使えるのは、あちこちのビルで反射された電波が携帯電話に届くため。

●電波は曲がる
衛星放送を見ているお友達で、強い雨の日、衛星放送の画面が乱れたことはないかい?
雨粒にあたると電波は進路の向きを変える。アンテナが電波をうまくうけられないことがあるんだよ。そうするとテレビの画面が乱れてしまうんだ。
山かげにある家でもラジオが聞こえたりするよ。これは、電波には曲がる性質があるため。
電波っていろんな性質があるんだね。

■ まめちしき
ボクたちの声は、1秒間に330mぐらいの速さで伝わるんだ。電波はさっき言ったように、1秒間に地球を約7周半もしてしまう。だから「音」とくらべるととても早く伝わるね。
電波は音より早く伝わるから、こんなことも起こることもあるんだよ。
例えば、家の近くでマラソン大会の出発の合図を花火でやるとする。その様子をテレビ局が生中継し、テレビ局から放送されるとすると、テレビで見ている君たちには、テレビから流れる花火の音の方を先に聞き、その後、本当の花火の音が届くことになるのだ。面白いでしょ。

パート3(電波の単位)

電波を表す方法は、どうなっているの?

重さの単位は、g(グラム)・kg(キログラム)、長さの単位は、cm(センチメートル)・m(メートル)・km(キロメートル)をつかうよね。電波の単位は、Hz(ヘルツ)をつかうんだよ。Hz(ヘルツ)は、これから説明する「周波数」(しゅうはすう)によってきまり、「1秒間」に繰り返される振動数を表すんだ。

どういうことかというと、まず下の図を見てごらん。
池に小石を投げ入れると、波紋ができるよね。
その一瞬に時間を止めて、池を見たとするとこんなふうに波打つよね。

1秒後には、波の状態がここまで伝わっているね。

電波も同じふうに考えられるんだ。
波の、ある高さから波打って、また同じ高さにまで戻ってくるまでの間を「波長」と言うんだ。この「波長」が1秒間に何回あるかで、「周波数」が決まるんだ。

電波は、波長によって性質が異なるんだ。
波長の単位にはm(メートル)を使うよ。

周波数とは、1秒間に通り過ぎる波の数のことなんだ。
周波数の単位にはHzを使うよ。

1秒間に10回の波があるから、10ヘルツとなるよ。

重さの単位が、1000g(グラム)を1kg(キログラム)、1000m(メートル)を1km(キロメートル)と表すように、電波は、振動数が多いから、1000Hz(ヘルツ)は1kHz(キロヘルツ)、1000kHz(キロヘルツ)は1MHz(メガヘルツ)で表すよ。

たとえば、新聞のラジオ番組欄を見てみよう。

○○ラジオ 594K ・・・・ ラジオ○○ 1242K
△◇FM 78.0M ・・・・ FM○○ 80.0M

新聞によっては、KやMはかいていない新聞もあるけど、594KHz=594×1,000Hz=594,000Hzだから、1秒間に594,000回振動する電波を使っているラジオ局だ。

78MHz=78×1,000×1,000=78,000,000回振動する電波を使っているラジオ局というわけだよ。
それと、周波数と波長の間には必ず次の式になるという法則があるんだ。

周波数(MHzメガヘルツ)×波長(mメートル)=300

たとえば、100MHz(メガヘルツ)の周波数の波長は=100×3=300だから3m(メートル)、50MHz(メガヘルツ)の周波数だと6m(メートル)になるんだよ。20MHz(メガヘルツ)だったら、15m(メートル)。
この式から、周波数が高くなれば波長は短くなり、周波数が低ければ波長は長くなるということがわかるね。そして、この波長の長い、短いで電波の性質も変わっていくんだ。

■ まめちしき
単位の「ヘルツ」は、もともとは、電波を実験で確かめた人の名前が単位になったもの。単位の中には、ヘルツのように、人の名前が単位になっていることも多いよ。一生懸命勉強してきみの名前も「単位」につかわれたら、すごいね。
焼肉を夕食で3枚食べたら「1デンパ」、6枚食べたら「2デンパ」・・9枚食べたら「3デンパ」なんてね。


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