磁界の強さを表す単位「テスラ」

磁界の強さを表す単位「テスラ」

磁界の強さを測る

私たちの身の回りには、目には見えない力がたくさん存在します。例えば、磁石を思い浮かべてみてください。磁石同士が引き合ったり、反発し合ったりする力は、磁界と呼ばれる目に見えない力の影響を受けています。
この磁界の強さを表す単位として、テスラという単位が使われています。テスラは、磁束密度を表す単位であり、これは１平方メートルあたりの磁力線の量を表しています。国際単位系（SI）に属するこの単位は、磁気に関する研究に多大な貢献をしたセルビア系アメリカ人の発明家であり、電気工学者でもあったニコラ・テスラの名前から名付けられました。
私たちが普段使っている磁石は、冷蔵庫にメモを貼ったりする程度の磁力ですが、医療現場で使われるMRI（磁気共鳴画像装置）などには、非常に強い磁界が発生する強力な磁石が使われています。テスラという単位を使うことでより正確に磁界の強さを表すことができ、様々な分野の科学技術の発展に役立っていると言えるでしょう。

テスラの定義

– テスラの定義

「テスラ」とは、磁束密度の大きさを表す単位です。磁束密度とは、ある面積を垂直に通過する磁束の量を表すもので、磁場の強さを示す指標として用いられます。

1テスラは、「磁界の方向に垂直な面の1平方メートルにつき1ウェーバ（Wb）の磁束密度」と定義されています。つまり、1平方メートルの面積に1ウェーバの磁束が垂直に通過するとき、その磁束密度は1テスラとなります。

ここで、「ウェーバ」とは磁束の単位です。磁束とは、磁力線の束のようなもので、磁場の強さを表す量です。1ウェーバは、「1回巻きの閉回路（コイル）と鎖交する磁束が一様に減少してその回路に1ボルトの起電力を生じているとき、1秒間に変化する磁束」と定義されています。

式にすると、1Wb/m² = 1T となります。つまり、1平方メートルあたりの磁束（ウェーバ）が大きくなるほど、磁束密度（テスラ）も大きくなることを示しています。

テスラとガウス

磁束密度の単位として、「テスラ（T）」という単位が使われています。これは、磁場の強さを表す国際単位系（SI単位）の一つです。しかし、実際にはテスラ以外にも「ガウス（G）」という単位が使われることがあります。

ガウスは、センチメートル・グラム・秒（CGS）という単位系に属する単位です。センチメートル・グラム・秒は、メートル・キログラム・秒（MKS）を基本単位とする国際単位系とは異なる単位系です。異なる単位系が使われているため、1テスラは10,000ガウスと、大きな換算率で対応しています。

テスラとガウスは、どちらも磁束密度の単位として用いられますが、歴史的な背景や用途によって使い分けられることがあります。例えば、電磁気学の理論的な研究ではガウスが、一方、磁気記録や磁気共鳴画像装置（MRI）など、より実用的な分野ではテスラが用いられることが多いです。

異なる文献や資料を比較する際には、使用されている単位系が国際単位系（SI）なのかセンチメートル・グラム・秒（CGS）なのかに注意する必要があります。テスラとガウスの関係を理解しておくことで、単位の換算を適切に行い、情報を正しく解釈することができます。

身の回りの磁界とテスラ

私たちの身の回りには、目には見えませんが磁力が働いています。磁力の強さを表す単位として、テスラという単位が使われています。では、このテスラという単位は、実際にどれくらいの大きさなのでしょうか？

地球自体も大きな磁石であり、地球上に住む私たちは、常に弱い磁場の影響を受けています。この地磁気と呼ばれる磁場は、場所によって異なりますが、およそ0.25～0.65ガウスという強さです。テスラに換算すると、わずか0.000025～0.000065テスラ程度となり、非常に小さな値であることが分かります。

一方、病院で検査を受ける際に目にするMRI（磁気共鳴画像装置）には、強力な磁場が発生する装置が用いられています。一般的に、1.5テスラや3テスラのMRI装置が使用されており、これは地球の磁場の数万倍もの強さに相当します。

このように、テスラという単位は、私たちが普段意識することのないような微弱な地球の磁場から、高度な医療機器に用いられる強力な磁場まで、幅広い範囲の磁界を表すために使われています。

磁界と健康への影響

私達の身の回りには、目には見えませんが磁界が存在しています。そして、強い磁界は人体に影響を及ぼす可能性があることが知られています。そのため、世界保健機関（WHO）や国際非電離放射線防護委員会（ICNIRP）といった国際機関が、磁界への曝露に関するガイドラインを作成し、健康への影響を抑える取り組みを行っています。

これらのガイドラインは、時間とともに変化する電界や磁界、電磁界などによる曝露を対象としており、人体への影響を最小限にするための安全基準を定めています。ガイドラインで示される安全基準は、これまでの多くの科学的研究に基づいており、人体への影響を及ぼさない安全な磁界のレベルを示しています。

これらのガイドラインは、様々な場所での磁界の強さを管理する上で重要な役割を果たしています。例えば、携帯電話や家電製品など、私達が日常的に使用する製品からの磁界の強さについても、これらのガイドラインを参考に安全性が確認されています。このように、私達は知らず知らずのうちに、国際機関の定めるガイドラインによって守られているのです。