凧の実験

ベンジャミン・フランクリンの「空から電気を引き出す」は、ベンジャミン・ウエストが描いたフランクリンの凧揚げ実験の芸術的表現で、 1816年頃。

BEPは 、1860 年代から 1890 年代にかけて 10 ドル国立銀行券に使用された挿絵「フランクリンおよび電気」（ 1860年頃）を彫刻しました。

凧の実験は、凧の先端に尖った導線を取り付け、雷雲の近くで飛ばすことで空気中の静電気を集め、濡れた凧糸を通して地面に導く科学実験です。この実験は1752年にベンジャミン・フランクリンによって初めて提案され、彼は息子のウィリアムの協力を得てこの実験を行ったと言われています。この実験の目的は、当時まだ解明されていなかった雷と電気の性質を調査することでした。地上でのさらなる実験と組み合わせることで、凧の実験は雷と電気が同じ現象の結果であることを実証しました。

背景

ジャン＝アントワーヌ・ノレの思索は、1749年にボルドーで雷の電気的性質に関する論争を引き起こし、賞の対象となることとなった。 1750年には、フランスでこの問題が公の議論の対象となり、デニス・バルベレの論文がボルドーで賞を受賞した。バルベレは摩擦電気効果に沿った原因を提唱した。同年、フランクリンは雷が高所に引き寄せられるという従来の懐疑論を覆した。^{[ 1 ]}物理学者ジャック・ド・ロマも同様の考えをまとめた回顧録を同年に執筆し、後にフランクリンの考えとは無関係であると擁護した。^{[ 2 ]}

避雷針実験

1752年、フランクリンは導電性の棒を使ってライデン瓶（コンデンサーの初期形態）に雷を引き寄せる実験を提案したが、フィラデルフィアにはそれを試すのに十分な高さの尖塔がなかった。しかし、トーマス＝フランソワ・ダリバールは1752年5月に北フランスのマルリー＝ラ＝ヴィルで同様の実験を行った。^{[ 3 ]}その後数年後、 1753年8月、サンクトペテルブルクでこの実験を再現しようとしたゲオルク・ヴィルヘルム・リヒマンが球雷の犠牲者と思われ、死亡した。^{[ 4 ]}

フランクリンの凧の実験

その後、フランクリンは凧を使って避雷針を高く上げるというアイデアを思いついた。ジョセフ・プリーストリーの記録によると、彼の凧の実験は1752年6月にフィラデルフィアで行われた。^{[ 5 ]}フランクリンは1752年10月19日のペンシルベニア・ガゼット紙でこの実験について記述したが、 ^{[ 6 ] [ 7 ]}自分が実験を行ったことには触れなかった。^{[ 8 ]}この記述は12月21日に王立協会で発表され、そのまま哲学論文集に掲載された。^{[ 5 ]}フランクリンの実験に関するより詳細な記述は、1767年にプリーストリーによってなされたが、プリーストリーが本を執筆していた当時ロンドンにいたフランクリンから直接詳細を聞いたものと考えられる。^{[ 5 ]}

1767年のプリーストリーの記録によると、フランクリンは導電棒の使用の危険性を認識し、代わりに凧に結びつけた濡れた麻紐の導電性を利用した。その結果、フランクリンは地上に留まり、息子に近くの小屋の屋根から凧を飛ばさせることができた。これにより、フランクリンと息子は凧の絹紐を乾いた状態に保ち、絶縁性を確保することができた。一方、凧の麻紐は雨に濡れて導電性を確保した。麻紐には家の鍵が取り付けられ、ライデン瓶に接続されていた。ライデン瓶には絹紐が取り付けられていた。「この鍵で彼は小瓶に電気を注入し、こうして得られた電気火で酒を点火し、通常は励起された球や管で行われるその他の電気実験をすべて行った。」

一般に信じられているのとは異なり、凧は目に見える雷に打たれていなかった。そうでなければ、フランクリンはほぼ確実に命を落としていただろう。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}しかし、フランクリンは凧糸の緩んだ糸が互いに反発していることに気づき、ライデン瓶が帯電していると推測した。彼は鍵の近くに手を動かし、電気火花を観察した。^{[ 5 ]}これは雷が電気的な性質を持つことを証明した。^{[ 12 ]}

参考文献

1. ピエール・ツヴァイッカー (2011 年 11 月 24 日)。Sacrée foudre !: ベンジャミン F. によるスキャンダルの発明(フランス語)。Polytechniques et universitaires romandes を印刷します。 p. 105.ISBN​ 978-2-88074-943-92018年9月1日閲覧。1749年に雷がスパイクに引き寄せられるのではないかと疑っていたフランクリンは、翌年こう記している。「電気を帯びた雲が国土の上空を通過すると、山や木の頂上、高い塔、ピラミッド、船のマスト、煙突など、多くの高台や峰々が電気の火花を引き寄せ、雲全体が放電される。」
2. JLハイルブロン（1979年）『17世紀および18世紀の電気：初期近代物理学の研究』カリフォルニア大学出版局、351ページ、注32。ISBN 978-0-520-03478-5. 2012年10月29日閲覧。
3. ジェシカ・リスクイン（2002年12月15日）『感性の時代の科学：フランス啓蒙主義の感傷的経験主義者たち』シカゴ大学出版局、101ページ。ISBN 978-0-226-72078-4. 2012年10月29日閲覧。
4. ウラジミール・A・ラコフ、マーティン・A・ウマン（2007年1月8日）『雷：物理学と影響』ケンブリッジ大学出版局、656ページ。ISBN 978-0-521-03541-5. 2012年10月29日閲覧。
5. 国立公文書館、「凧の実験」、1752年10月19日。2017年2月6日閲覧。
6. フランクリン、ベンジャミン（1752年10月19日）「凧の実験」ペンシルバニア・ガゼット。 2010年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
7. 「ペンシルバニア・ガゼット」ベンジャミン・フランクリン歴史協会。2017年2月6日閲覧。
8. スティーブン・ジョンソン (2008)『空気の発明』 39ページISBN 978-1-59448-401-82017年2月6日閲覧。
9. 「フランクリンは凧で電気を発見した」『Mythbusters』2012年4月11日。 2016年7月30日閲覧。
10. 「怪しい伝説」シーズン4-E9エピソード48--「フランクリンの凧」「 .怪しい伝説. 2006年3月8日. 2021年10月19日閲覧。
11. Ouellette, Jennifer (2023年5月24日). 「フランクリンの凧実験に関するお気に入りのイラストには、おそらく間違いがたくさんある」 . Ars Technica . 2024年6月29日閲覧。
12. 「ベンジャミン・フランクリンと凧の実験」フランクリン研究所、2017年6月12日。 2021年4月13日閲覧。

外部リンク

• Philosophical Transactions :「ベンジャミン・フランクリン氏からピーター・コリンソン氏（FRS）への電気凧に関する手紙」（PDF）。Philosophical Trans. 1751–1752 47, 565–567。
• pbs.org