スーパーの水槽で発見！忍法分身の術！魚が分身する光のマジック
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
スーパーの魚売り場や水族館で、水槽を下から覗き込んだことはありますか。実はそこに、ちょっと面白い光の秘密が隠れているんです。今回は、近所のスーパーで撮影した動画をもとに、水面に隠された科学のトリックをご紹介します。
水槽を下から覗くと魚が２匹に見える？
水槽を下から覗き込むように見てみると、魚が水面を境に２匹およいでいるような姿が観察できます。近所のスーパーにある水槽を撮影してきました。
まるで２匹の魚がいるみたいですね。上下対称に泳ぐ姿は、まるで合わせ鏡の中を泳いでいるかのようです。
その正体は「全反射」という光の現象
この不思議な光景の正体は、全反射（ぜんはんしゃ）と呼ばれる光の現象です。水中から水面に向かって進む光は、ある角度よりも浅い角度で水面に当たると、空気中に出ていくことができず、まるで鏡に当たったかのようにすべて反射してしまいます。この現象が起こる境目の角度のことを臨界角（りんかいかい）と呼びます。水と空気の場合、臨界角はおよそ48.6度です。
つまり、水槽の水面をある角度より浅い方向から見ると、水面が鏡のようにふるまい、水中の景色をそのまま映し出してしまうのです。魚が水面すれすれを泳いでいると、本物の魚の下側に、全反射でできた鏡像の魚がもう一匹くっついているように見えるというわけです。
ダイバーが水面から見上げる「光の窓」
実はこの全反射、ダイビングをする方にはおなじみの現象でもあります。水中から水面を見上げると、真上のせまい範囲だけが丸く明るく見え、そこに空や景色が映り込みます。この明るい円のことを、俗にスネルの窓と呼ぶことがあります。その円の外側は、水面が鏡になってしまい、水中の景色がそのまま映り込んで見えるのです。水槽の魚が２匹に見えたのは、まさにこのスネルの窓の外側、鏡になった部分をカメラが捉えていたからなんですね。
身近なところにも全反射は隠れている
この全反射という現象、実は私たちの生活のすぐそばでも活躍しています。たとえば、光ファイバーはガラスの中で光を全反射させ続けることで、情報を遠くまで届けています。また、ダイヤモンドがあれほどきらきらと輝くのも、内部で光が何度も全反射を繰り返し、外に出るタイミングを選びながらきらめきを生み出しているためです。
水槽の中の「２匹の魚」も、水族館の光る石も、光ファイバー通信も、すべて同じ全反射という一つの法則でつながっています。身近な光景の裏側に、こうした共通の物理法則が隠れていると思うと、水槽をのぞくのがちょっと楽しくなりませんか。
水槽の魚が２匹に見えたのは、幽霊でも合成写真でもなく、光が水面で全反射するという、れっきとした物理現象でした。今度スーパーや水族館で水槽を見かけたら、ぜひ下から覗き込んで、水面に映る鏡の世界を探してみてください。
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