立ったまま静止したコマ２

立ったまま止まりました。今回で３回目です。１４分間回転しました。


前回は数分後にちょっとした振動で倒れました。今回は息を殺していたせいか、３時間経過しても立ったままです。


軸の先端にチリが集まってそれがコマを支えているのかと思っていましたが、どうやら違うようです。
実験前に、手鏡とコマの先端をよく拭いてから行ったからです。

球面（コマの軸）と凹面（鏡）の接点が点ではなく、摩耗とかで微妙に面接触になっていたりするのかもしれません。
これは、軸の先端の拡大です。


よく見ると、鏡と接触していた部分がつぶれて平面になっているように見えます。
平面に見える部分の直径は、約０．１ｍｍです。

立ったまま静止したコマ１

ふたたび、立ったままコマが静止するのを再現できました。こんどは、動画で記録しました。




手鏡の上で回したコマは、ゆっくり止まって・・・立ったままになりました。

コマは、故障したモーターから外した部品なのです。
固い鋼鉄製の軸の先端は、研磨された球面になっています。

手鏡は凹面になっているので、回転中のコマはよそへ逃げずに一定の軌道を周回しながら徐々に眠りコマ状態になりました。

軸の接触面がガラスなのでほとんど摩擦がなく、１４分間も回転しました。

コマが立って止まった状態で、軸の先端を接写してみました。
浮いているように見えますが、鏡のガラス面上に乗っているところです。


ひっくり返して、軸先端を撮影してみました。軸の直径はφ３．５ｍｍです。

耳は音の波形をちゃんと識別できるのか？

耳のしくみはこんな風になっています。

（wikipediaより引用）

耳の鼓室階というところで、音が脳へ続く神経に伝達されているそうです。

どんな波形の音波でも、いろんな周波数の正弦波に分解できることが数学で知られています。

どうやら、鼓室階でも、音を周波数別に分解し神経に伝達しているらしいのです。
たとえばある波形Ｙが１５個の周波数成分（Ｙ１，Ｙ２，・・・Ｙ１５）から成っていたとすると、鼓室階でＹ１，Ｙ２，・・・Ｙ１５に相当する信号に分解して脳に伝えているということです。

ここで、ひとつ疑問が生じました。

Ｙ１，Ｙ２，・・・Ｙ１５は、それぞれの「振幅」と「位相」を有しています。
脳は、Ｙ１～Ｙ１５の「振幅」・「位相」の両方を認識しているのでしょうか。あるいは「振幅」だけを知覚しているのでしょうか。そのことを確認するため、ある実験を行ってみました。

●音源「００」
矩形波を分解して得られる成分のうち、主成分１５個を使って波形を「再合成」しました。
音のファイルが、コレ（音源「００」）です。

もともと矩形波だった成分を、再合成すれば、当然ながら矩形波に近い波形が現れています。
下の図は波形（上段）とスペクトル振幅（下段）です。
左・右　同じ波形（つまりモノラル）を割り当てています。


●音源「１１」
次に、主成分１５個の振幅はそのままで、各成分の相対的な位相をバラバラにずらせて「再合成」してみました。
音のファイルが、コレ（音源「１１」）です。

スペクトル強度は音源「００」と同じにしてありますが、もとの位相情報を完全に失っていますので、合成すればぐちゃぐちゃな波形になってしまいます。


でも聴いてみてどうですか？　私の耳では、音源「００」と区別がつかないのです。

ここまでの実験で、スペクトル強度に違いが無い場合は、「モノラル」で聴くと波形の違いが聞き分けられないという結果になりました。


●音源「０１」
こんどは、「ステレオ」でやってみました。左耳に、音源「００」のチャンネルを、右耳に音源「１１」のチャンネルを割り当ててみました。
このファイル（音源「０１」）です。

各チャンネルの波形は、こんなかんじです。


これを聴いてみると、音源「００」や「１１」とは違って聞こえます。空間的な拡がりが、違うのです。（ヘッドホンで聴くとよくわかります）

ためしに、「左耳だけ」とか「右耳だけ」で聴くとそれぞれ同じ音に聞こえます。
でも、左右同時に聴くと、やはり音源「００」・「１１」とは違います。

どうやら、左右の位相情報に違いがあることは、識別できるようですね。

左右の位相差は、「音像定位」を決める重要なファクターですが、スペクトルの各成分レベルで位相差がバラバラになってしまった音は、定位が決まらずなんか違和感があります。
いままでに無かった刺激を脳が受け取って新たな学習をしようとしているのでしょうか？

聴覚のメカニズムって奥が深そうです。

二酸化炭素地球温暖化説の再検証

地球温暖化の原因が、実は「太陽系の活動」によるものだという論文があります。
ココです

地球の温暖化がなぜ起こるのか、これからどうなるのかなど、たくさんの実測データに基づいてわかりやすく説明されています。

地表の平均温度を変化させる要因が３つあります。
　１．温室効果ガス
　２．地球公転軌道と地軸
　３．太陽活動

●温室効果ガス
二酸化炭素だけがクローズアップされていますが、それよりもはるかに温室効果の高いガスがあります。

それは水蒸気です。

大気中の水蒸気が少ないときは、二酸化炭素の影響が相対的に大きくなりますが、それは、冬の時期とか寒冷地域です。

二酸化炭素については、面白いことがわかっています。炭酸飲料で代表されるように二酸化炭素は水に、よく溶けます。
溶ける量は、水の温度で決まります。限界まで吸い込んだ状態で、水温を上げると水面から外へ吐き出されます。

これと同じ事が海で起こっているそうです。大気中の二酸化炭素は、海中の二酸化炭素とバランスがとれています。
気温上昇につれて海水温が上がると、海水中の二酸化炭素が大気中に排出され、大気の二酸化炭素濃度が高くなります。
逆に温度が下がると大気中の二酸化炭素が海水に吸収され、大気の二酸化炭素濃度は下がります。

重要なことは、現象が起こる順序です。気温が上がった後に二酸化炭素濃度が増えています。
ということは、温室効果ガスが増えるから気温が上がるという理屈が簡単には通用しないということですね。

また、水蒸気は、太古より大気中に大量にあるものだし、人工的に増えるものでもないから、地球温暖化の原因が人為的なことだと云うことも難しくなってきます。



●地球公転軌道と地軸
地球の公転軌道、地軸の傾きの変化は１０万年、４万年の合成周期で起こることがわかっていて、それに同期して地球の温度が変化していたことを示すデータ（南極の氷に含まれる物質の分析）があります。

このデータは、地球が氷河期に突入する直前に必ず暑い時代を迎えていることを語っています。

今がちょうど暑い時代です。ということは、・・・・・



●太陽活動
太陽の黒点活動と太陽放射エネルギーは、明確な相関があることが知られています。
つまり、黒点活動が盛んな時代は地球の平均気温が上がり、衰退時期は逆に下がります。

さらに、黒点活動周期は、ゆっくり増減しており、短周期のときは、放射が盛んな時期が頻繁にくるため地球の気温も上がります。
黒点活動と平均気温の長期的な変化をグラフで対比すると、ぴったり重なっていることに驚かされます。

レーザーポインター（４／４）

電源回路図です。


●概要
レーザーダイオードの発光パワーは、流す電流値に応じて決まります。
ＬＥＤやレーザーダイオードは、素子の温度によってインピーダンスが変化してしまうので、一定電圧を加えた場合、温度上昇とともに電流が変化してしまい、安定した出力が得られません。

そこで、一定電流が流れるよう制御してやる必要があります。この回路では、ＰＩＣマイコン（Ｕ２）が電流を制御しています。

●動作
押しボタンスイッチ（Ｓ１）を押すと、スイッチング電源（ＳＷＲ１）が起動します。

ＳＷＲ１で５Ｖという電圧を作っています。この５ＶはＵ２（ＰＩＣマイコン）を動作させるためにわざわざ用意してやってます。

ＳＷＲ１起動後、ＰＩＣマイコンが起動するまでのあいだ６４ｍｓくらいの時間がかかるため、その間制御が止まってしまい、レーザーダイオード（ＬＤ１）に大きな電流が流れてしまうのを防ぐために、Ｒ１、Ｃ３を挿入しています。

Ｕ１は基準電圧を出力するＩＣです。
２．５Ｖの出力は、Ｒ２、Ｒ３で分圧され、Ｕ２のＣＩＮ－端子に０．２Ｖが入力されます。

ＬＤ１に流れる電流は、Ｒ６にかかる電圧として検知され、Ｕ２のＣＩＮ＋端子に入力されます。

Ｕ２は、ＣＩＮ－、ＣＩＮ＋　の大小関係を比較し、出力ＧＰ５がＱ１をＯＮ／ＯＦＦ制御します。
ＣＩＮ－ ＞ 　ＣＩＮ＋　のとき、Ｑ１＝ＯＮ
ＣＩＮ－ ＜＝ ＣＩＮ＋　のとき、Ｑ１＝ＯＦＦ
です。

ＭＯＳ－ＦＥＴのゲートにパルス電圧がかかったとき、ゲート容量のチャージ過程で流れる突入電流がＰＩＣマイコンの動作を狂わせてしまう場合があるので、Ｒ４を挿入しています。

Ｌ１、Ｃ４は、電流を平滑化するために挿入しています。

Ｒ５は、スイッチングの瞬間にＬ１に現れる波形のリンギングを抑制するために挿入してます。

Ｄ１は、Ｑ１がＯＦＦのときに、Ｌ１のエネルギーが無駄に捨てられることがないよう、Ｌ１の惰性電流を流してやるためのダイオードです。電流が速やかに切り替わる必要があるため、ショットキーバリアダイオードを使ってます。

このような制御を行うことによって、ＣＩＮ＋に現れる電圧が、ＣＩＮ－の基準電圧（０．２Ｖ）にほぼ等しくなります。
Ｒ６（１Ω）に０．２Ｖ現れるのだから、そこに流れる電流は２００ｍＡです。ＬＤ１にも同じ一定電流が流れるから、発光出力が一定になります。

２００ｍＡ流れているときの発光出力は、約２００ｍＷです。

●プログラム
ココにＰＩＣマイコンのソースプログラムをアップしておきました。

言語は、ＰＩＣ－ＢＡＳＩＣです。このなかで、本当に必要な処理は、最後の７行だけです。
ＣＩＮ－ ＞ 　ＣＩＮ＋　のとき、Ｑ１＝ＯＮ
ＣＩＮ－ ＜＝ ＣＩＮ＋　のとき、Ｑ１＝ＯＦＦ
という動作を延々繰り返しているだけです。

ついでに、書き込み用のhexファイルも掲載しておきます。
ココです。

●レーザーの取扱上の注意
出力が２００ｍＷもあると、肉眼で直視すると、一瞬で網膜が焼けてしまいます。
私は、昔２０ｍＷのレーザーの光軸合わせのときに約１秒見てしまったことがあります。そのときは熱くも痛くもなかったのですが、その後、活字を読むときに文字が見えなくなっていました。眼科で検査すると、黄斑部という最も細胞密度の高いところが焼けていました。
半年もすると見えるようになってきたのですが、このときのアクシデントを思い出すときに限ってなぜか今でも線が歪んで見えたりします。

レーザーを扱うときは気をつけてくださいね。

レーザーポインター（３／４）

曇天の夜空に伸びる一筋の光


紙を焦がすパワーを持っています。虫食いのような穴が開きます。


穴の幅は細いものは０．１ｍｍ以下です。
ＮＣフライスの主軸に取り付ければ、ネームを刻印する加工機として使えそうです。


youtubeに登録した実験動画です。

レーザーポインター（２／４）

完成した試作品です。
光線のスポットが２ｋｍ離れた壁に映るのが肉眼で確認できました。


レーザーダイオードのエネルギー効率は５０％で、００６Ｐのアルカリ乾電池で４時間連続発光します。電源にはスイッチング式の定電流源を使っています。


発光出力は２００ｍＷです。レーザーダイオードには、２Ｖ ２００ｍＡ を通電しています。


携帯用の箱も作ってみました。

レーザーポインター（１／４）

パソコン用８倍速ＤＶＤレコーダーに内蔵されているレーザーダイオードを使って、レーザーポインタを作ってみました。

ＤＶＤレコーダーは、昨年、オークションで買った中古品です。一部の機能が使えなかったため、分解してレーザーポインターに転用することにした次第です。


取り出したレーザーダイオードをしんちゅう製の自作ホルダーに納めたところです。
放熱用のシリコングリスを内部に充填してます。


秋葉原で安価なレーザーポインタ用ヘッド（オーディオテクニカ ＳＵ－３１Ｈ－４）を以前買っていたので、これに内蔵されているレンズをコリメーター用に使いました。

波源近傍電磁界の解析 その１（位相と速度について）

振動する電荷や、電気ダイポールアンテナが生み出す電磁界が、空間をどのように伝わっていくのか今さらですが解析してみました。

この課題に取り組んだ動機は、アンテナから出た電界・磁界が、場所によって位相が違うという事実を詳しく調べたかったからです。

アンテナのごく近傍では、電界は磁界より９０°遅れて変動してますが、遠方では、同位相になってます。つまり、アンテナから距離が離れるにつれて、電界波と磁界波が互いに追いつくか追いつかれるという過程があるだろうと推測されます。

実際に位相差が距離とともにどのように変化しているのか文献を探しても、ずばりな答えが載っているものがないので、電磁界の式に基づいて解析してみました。

ノートです

わかったことは、アンテナ近傍では、位相が超光速で伝搬する世界でした。

波面が光速を超えて伝わる現象があることは他の例で知られているそうです。
たとえば、エバネッセント光の伝搬がそうですね。

電界の波は磁界よりも遅れて出発しますが、約１波長の距離を伝搬する過程で、磁界にほぼ追いつくことがわかりました。

知り尽くされていたと思っていた電磁気の世界ですが、まだ拾える果実がありそうですね。

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