〇サイエンスショー「ライト・オブ・サイエンス」

2007年に一般家庭用LED照明器具が販売されて以来、LEDは、私たちの生活にすっかりなじみのものとなりました。 LEDは「Light Emitting Diode」の頭文字をとったもので、発光ダイオードとも呼ばれます。今回はLEDが光る仕組みについて見てみましょう。
LEDを拡大してみました（写真１）。

写真の左側がプラス極（アノード）、右側がマイナス極（カソード）です。カソードの中央をよく見てみると、お椀状のくぼみがあります。この中に、ダイオード（LEDチップ）がついています。

LEDチップは、基板の上にP型半導体とN型半導体がくっついたものです。P型半導体は電子が不足した状態で存在し、電子が入る穴「ホール」があります。一方、N型半導体には電子が余っている状態で存在しています。（図1）

LEDチップに順方向（プラスからマイナスへ電流が流れる）の電圧をかけると、LEDチップの中をホールと電子が移動し、電流が流れます。移動の途中でホールと電子がぶつかると結合し、その時に生じたエネルギーが光のエネルギーに変換され、発光します（図２）。

一度結合したホールと電子ですが、すぐに外れて次の電子と結合します。これを繰り返すことで、LEDは光り続けます。半導体そのものが発光するため、消耗しづらく、長持ちします。

半導体を構成する化合物には、Ga（ガリウム）、N（窒素）、 In（インジウム）、Al（アルミニウム）、P（リン）などがあり、放出される光の波長が異なります。この波長の違いが、LEDの発光色を決めているのです。そして、開発が難しかった「青色」を発する窒化ガリウムの結晶化に成功したのが、2014年にノーベル物理学賞を受賞した赤崎勇氏、天野浩氏、中村修二氏の３人です。天野先生、青色LEDを紹介した展示物が光ゾーンにあります。そちらもぜひ、御覧ください。

〇 プラネタリウム「オーロラ」

8月にオーロラの話なんて季節外れだと思いませんか？
オーロラと言えば寒い時期というイメージがあるかもしれませんが、オーロラを見るためには寒さは関係ありません。

では、オーロラを見るために良い場所はというと

1.オーロラベルトと呼ばれる緯度60～70度くらいの場所
2.晴天率が高いこと
3.暗いこと

これらの条件が揃っている場所が、たまたま寒い場所なのです。
南極圏でもオーロラは見られますが、行くことが難しいため、行きやすい北極圏の方が見やすい場所となります。
北極圏では8月後半頃から太陽が一日中沈まない白夜が終わるので、オーロラが見られるようになります。
オーロラが見られる場所では、あまり「オーロラ」とは呼ばないそうです。北極圏では「ノーザンライツ」、南極圏では「サザンライツ」と呼ぶのが一般的です。

「オーロラ」の正式名称は「オーロラ・ボレアリス」といい、主に学術用語として使われます。「オーロラ」という名前をつけたのは、イタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイという説がありますが、諸説あります。「オーロラ」とはギリシャ神話に登場する太陽の神アポロンの妹で、暁の女神・夜明けの女神です。アポロンを先導して夜明けを知らせます。

そして、オーロラは太陽と深い関係があります。太陽からやってくる太陽風（電気を帯びた粒子）が地球の大気中の酸素原子や窒素原子と衝突することでオーロラが発生します。特に太陽表面の爆発（フレア）が起こるとたくさんの太陽風が発生し、オーロラが発生しやすくなります。太陽からやってきた太陽風は地球の磁場というバリアに阻まれ、バリアに沿って移動します。そして、磁力線に沿って北極圏や南極圏に侵入し、大気中の酸素原子などに衝突してオーロラが発生します。

オーロラが光る理由を人間に例えてみましょう。
①外的要因（太陽風）が人間（酸素原子など）を刺激します。
②人間（酸素原子など）にどんどんストレス（エネルギー）がたまります。
③元の状態に戻ろうとストレス解消した際に出たストレス（エネルギー）が光となって放出されます。
④ストレス解消してスッキリして元の状態に戻ります。

この過程で放出された光がオーロラです。
このようにオーロラは太陽の活動が激しくなるとフレアなどが頻繁に起こり、大量の太陽風が地球にやってきてオーロラが起こりやすくなります。

今年2023年は太陽活動が活発ですので、オーロラを見るチャンスです。海外旅行の制限が解除・緩和され、ようやく海外へ行きやすくなってきましたので、機会があれば本物のオーロラをご覧ください。