≪episode 4: 高速度可視化の概要≫
こんにちは。井上智博です。
最近では，スマートフォンを使ってお手軽なスローモーション撮影ができます。動きがある現象をスローモーション撮影すると，見慣れた現象でも新鮮に感じることがあります。明確な定義はありませんが，毎秒千コマの撮影ができるカメラを，高速度カメラと呼びます。
手始めに，高速度カメラ（Photron SA-X2）を使って，ワインボトルが割れる様子を，毎秒2万コマで撮影しました。高速度カメラを使うと，1コマ当たりの光量が極端に減るため，照明の当て方に工夫が必要です。動画を見ると，ワインボトルが鉄板の上に落下した衝撃で，多数の破片に砕けています。目にも止まらない亀裂の進展の様子がよくわかります。破片はたくさんできますが，一つ一つの破片を追いかけると，1回かせいぜい2回しか分裂していませんね。物が壊れるときに，たくさんの破片ができますが，実は一つ一つの破片は，何度も分裂することはありません。
Movie link: https://youtu.be/Ku45GrHiuII
次に，直径1ミリの水滴を，左から右に流れる気流へと落とした場合はどうでしょう。こちらも水滴が気流にさらされると大きく変形し，たくさんの小さな液滴へと分裂しています。そして，一度液滴になると，そのまま飛んでいき，分裂を繰り返すことはありません。
Movie link: https://youtu.be/FHSgk9hlR6E
このように，外からの力を受けて瞬時に変形・分裂する現象では，固体や液体を問わず，個々の破片は1回程度しか分裂しないのが普通です。対して，長い時間をかけて成長するような木々や河川の流れは，何度も枝分かれすることを，我々は良く知っています。
では，線香花火の火花はどうでしょう。火花は何度か枝分かれしているように思います。毎秒10万コマで白黒撮影した動画を見ると，火花が液滴として飛んでいることが分かります。そして，急に弾けたかと思うと，そのあと何度も弾けています。我々の目には，液滴の軌跡が火花に見えて，液滴の分裂が火花の枝分かれに映ります。線香花火の火花の弾け方は，液滴が何度も連鎖的に分裂する点で，とても珍しく面白い現象です。
Movie link: https://youtu.be/1vNpSwPjGFA
高速度カメラを使うことで，線香花火の新鮮な姿が見える予感がします。次回は，火花が飛び出す瞬間に焦点を当てて， その仕組みを説明します。
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『線香花火の科学』目次
■ episode 1: はじめに
■ episode 2: 研究の歴史（第1回）
■ episode 3: 研究の歴史（第2回）
■ episode 4: 高速度可視化概要
□ episode 5: 火花が飛び出す仕組み
□ episode 6: 火花が枝分かれする仕組み
□ episode 7: 儚い色味の仕組み
□ episode 8: 線香花火の数式（第1回）
□ episode 9: 線香花火の数式（第2回）
□ episode10: おわりに
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