第３章 光とともに ナンバー1461

　　　　　マクスウェルが考える電磁波の現象の原理　
マクスウェルは電磁波という現象が起こる様子を具体的に考えるために、エーテルはどのような性質を持つものなのか、
分子的な構造なのか、あるいは分子構造を持たない境目がない滑らかな構造なのかについても考えました。
彼は電磁場の中でエーテル粒子の物理的なモデルを構築しようと試みていますから、マクスウェルにとって
エーテルも誘電場も磁場も物理的な存在であり、誘電場は誘電気力線、磁場は磁力線の形で存在するといいます。
磁力線はエーテルの渦糸または渦線のような物質的な存在です。
誘電気力線はその双対現象です。
電磁気のエネルギーは空間の中に渦糸が並ぶときにできるエーテルのゆがみが持つエネルギーです。
そして電磁波はそのエーテルの揺らぎであると考えます。
エーテルが回転するときに渦（磁力線）ができるということは、渦の周囲に回転を起こすエネルギーを持つことになります。
マクスウェルは電磁変動が起こる様子を、エーテルの渦の動きで説明しようとしたようです。
エーテルが管の周りをある速度で回転します。
するとほとんど変わりがないエーテルの中に一本の渦（磁力線）ができて、
渦糸の回転速度のために管の方向とその垂直方向で圧力の差が生まれます。
渦糸が管の方向に引っ張られて伸びて円錐形のようになるために、
渦糸の管方向の圧力は下がり、垂直方向の圧力は上がります。
そうなると管の垂直方向は押しつぶされるようになります。
この二つの圧力差はエーテルの回転速度に依存します。
普通の運動エネルギーは速度の２乗ですから、その圧力差は速度の２乗に比例します。
これが磁力線のエネルギーです。
磁場があるときの、磁場のエネルギーです。
これは竜巻や渦巻きがどうしてできるか、あるいは渦が存在するときに
どうして縦方向と横方向で違いが生まれるかの説明になります。
たとえば、水槽の水を回転させて水の表面に渦を作ろうとします。
水の表面に垂直方向に水を回転させて、水が回転速度を持つようになると、
その水の垂直方向の圧力が下がり、水面がへこんだ渦ができます。
水のエネルギーは、水の運動エネルギーと圧力の和です。
水が回転すると、運動エネルギーが生まれます。
ですからエネルギー保存則により運動している水の持つ圧力はその分だけ減ります。
すると水面上の空気は運動をせずに気圧はどこでも一定ですから、より速く動いている水面の部分を押しつぶします。
これが渦のへこみを作り出します。この回転速度が速くなるほど、その水面の水圧と釣り合うところまでへこみます。