時計が正確に時間を刻めるのは、「水晶」に秘密があるらしい?

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時計が正確に時間を刻めるのは、「水晶」に秘密があるらしい?

2015.12.11

提供元:マイナビ進学編集部

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時計が正確に時間を刻めるのは、「水晶」に秘密があるらしい?

時計は、なぜ「1秒」という時間を刻み続けることができるのでしょうか? 身近だけど意外と詳しく知らない、時計の仕組みを紹介ご紹介します。

この記事をまとめると

  • 時計の種類は数多くあるが、その中の一つが「クォーツ時計」
  • クォーツ時計は、水晶の力を利用して時を刻んでいる
  • 世の中にあるたくさんのモノには、化学や物理の力がもとにある

「クォーツ時計」ってどんな時計?

朝の起きる時間、授業中、昼食の時間、部活・バイトなど、私たちは普段の生活の中で時間を気にすることが多くあります。そのたびに、教室や部屋の時計を見たり、スマホや腕時計で時間を確認するのは、日常で自然な習慣ですよね。

掛け時計や置き時計、またスマホのような時計に代わるものがないと、いったい今、何時なのか、知ることは難しいので、みなさんの中でも腕時計が生活の必需品という人も多いのではないでしょうか。一見、同じように時を刻む時計ですが、時計には「振り子で動くもの」「電気で動くもの」「水晶の振動を利用して動くもの」など、さまざまな種類があります。

多種多様ある時計の中でも、一般的なものが、「クォーツ時計」といわれる種類の時計。腕時計をはじめ、現在最も一般的な時計とされています。このクォーツ時計は、「水晶の振動を利用して動くもの」にあたりますが、では、いったいどのように動くのでしょうか?

水晶で動く? クォーツ時計の仕組みとは?

「クォーツ」は、もともとは水晶の組成となる鉱物「石英」を意味します。石英の透明な結晶が水晶です。水晶は、物質の特徴として、電圧をかけると正確に振動する性質を持っているため、1秒1秒、時を刻むことが求められる時計に使われているのです。

クォーツ時計の仕組みはこうです。「水晶振動子」と呼ばれる水晶に電気を通すことで、水晶が振動し、1秒の間に数万から数百万回もの振動が起こります。この動きが、振り子の代わりとなって、一定の周期で正確に時を刻むことができるのです。

しかし、水晶の振動は、そのままでは使うことができません。水晶でつくられた振動を、1秒間に1回出される電気信号につくりかえることで、時計の歯車が回り、はじめて時を正確に刻むことができるようになります。

世の中にあるたくさんのモノには、化学や物理の力が生かされている

1秒1秒、時を正確に刻むクォーツ時計。それには水晶を利用した原理がありました。時計の仕組みには、鉱物の性質、そしてメカニックな構造、化学や物理学の力がつまっているんですね。

一見、化学や物理学は難しい学問と思われがちですが、時計のように、世の中にあるさまざまなモノに生きており、私たちにとって身近な学問だといえます。化学や物理学に興味を持った人は、みなさんの部屋の中にある時計をはじめ、毎日の生活の中で身近にあるモノを化学や物理の視点で見てみると、新しい発見があるかもしれませんよ。

この記事のテーマ
数学・物理・化学」を解説

私たちの生活基盤である自然界で生じるさまざまな事象や物質、それらが織りなす理論が研究対象です。宇宙や生物がどのようにして誕生し、どのような構造になっているのかという、究極的な知的探究心は人類ならでは。森羅万象の構造や性質、法則と変化を探求する物理や化学、その習得に必要な数学というように、これらの学問は互いに深く関連しています。未知の領域への研究を進めながら、さまざまな原理解明をしていく分野です。

「数学・物理・化学」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「化学」
はこんな学問です

身のまわりにある物質の原子・分子構造を解明して理解し、新しい物質をつくることにもつながる学問。無機化合物の構造を解明する「無機化学」、エネルギーなどの熱力学量の観点から物質を解明する「物理化学」、新たな化合物をつくる「応用化学」など、研究範囲は広い。クリーンエネルギーや医療への活用など、人の未来にとって大切な役割を担う学問といえる。化学製品や食品、薬などの製造業へ進む人が多いが、研究職を選ぶ人もいる。

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