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■「太陽(日食）観察」と「黒マルチ（黒色マルチフィルム）」　

　日食観察をするための「黒色メガネ」がコンビニや１００円ショップに並んでいます。強い太陽の光を直射した際に、目を痛めることがないように、光を弱めるメガネです。

　小学校低学年の頃、理科の授業で「太陽観察」がありました。太陽観察をするための「黒色メガネ道具の選び方・作り方」の説明を受けている時、こんな会話がありました。

「黒マルチじゃダメ？」（生徒）
「ダメです」（先生）

　黒マルチというのは「黒色マルチフィルム」の略です。 畑の土の上に貼ってあったりするアレです。 当時、高原野菜の産地に住んでいたので、学校（分校）の周りには、黒マルチがたくさん貼られていたのです。

　「黒マルチ」と言っても、特性はものによって違います。 共通点は、「（人が眺めることができる）可視光波長を吸収するので、黒く見える」ということだけです。

　「可視光」は波長がおよそ４００〜７００μｍです。 植物が育つには、波長４００〜５００μm・６００〜７００μｍ程度の光が必要です。 …ということは、育てたい植物を植えた周りの土を覆うように黒マルチを貼ると、雑草などが生えてくるのを防ぐことができるわけです。

　そして、可視光より（波長がさらに長い）領域を考えてみると、波長が７００μm以上の光、近〜遠赤外光を吸収してしまうタイプ「黒マルチ」は、日傘を差しているようなものですから、陽光で土が暖まることを防ぎます。 つまり、赤外光を透過させないタイプの黒マルチは、「地温上昇を防ぐ」のです。

　その一方で、その逆の黒マルチ、赤外光を透過させるタイプの「黒マルチ」は、土を多少暖める効果を持つということになります。 多少、というのは「可視光を遮っている分の損失」があるからです。 「地温を上昇させること」を第一優先にするならば、「（可視光も吸収せず・透過させる）透明フィルム」を畑に貼れば、つまり畑をビニールハウス状に包んでやれば良いわけです。

　「黒い色」の特性にも色々あって、植物を育てるためにも、どんな植物を何処で育てるかといったことにしたがって、どのような「黒マルチ」が使われるかが変わるのです。

　それと同じように、太陽（日食）観察をするにも、目には同じ黒色に見えたとしても、目を守るために必要とされる「黒色」があったりもします。

　紫外線の影響を考えなければ、日食観察には「地温を上昇させないタイプの黒マルチ（黒色マルチフィルム）」を探し・使えば良かったのだろうか？などと考えつつ、「太陽(日食）観察をするための道具選びという”入り口”からでも色々なことが見えてくる・考えさせられるなぁ…と思うのでした。

■「近赤外で妄想カメラ」や「ゴッホ絵画の外側」を見る!?　

　（Mathematicaの開発元である）Wolframの Blogを眺めていると、「可視光で撮影された霞んだ画像を、同時に近赤外線で撮影した写真の情報をもとに霞除去する」という面白い話がありました。この手法を、クダラナイことに応用するならば、たとえば可視光線で撮影した普通の写真を、同時に撮影した近赤外線情報を使ってスケスケ妄想カメラにできる！などと考えたりします。

　そして、Wolfram Blogをさらに眺めていると、ゴッホの画像から「キャンバス内に描かれなかったさらに外側を、描き出してみよう」という面白い記事があります。これは面白い！というわけで、同じくゴッホが描いた「ローヌ川の星月夜」を、額に収まらなかった世界の先をさらに広く描いてみました。

■「（泡が下へ沈んでいく）ギネスカスケード」を近赤外線で撮影してみよう!?　

　もう３年近く、知人のシミュレーション屋さんが「ギネスカスケード」シミュレーションを続けている。「ギネスカスケード」というのは、グラスに注いだギネスビールの泡が、下へ下へと静かに沈んでいく現象だ（参考：続 「ギネスビールの下に沈む泡」をOpenFOAMで計算してみよう!?）。この現象を、偏微分方程式ソルバのOpenFOAMで計算するだけでなく、（計算の信頼性を上げるべく）実験を比較している。

　ただ、ほんのかすかに少しだけ残念なことに、実験撮影動画の方は、グラスの外部から見た・その表面から見える泡のようすしかわからない。なぜなら、濃い黒茶色のギネスビールでは、グラスの内部で何が起きているかはわからない。シミュレーション動画では、ギネスビールが注がれたグラスの内部挙動がわかる一方で（そういうことができるのがシミュレーションの良さでもある）、実験動画の方ではほんとうに外部表面のさましかわからないのが少し残念だ。

　…というわけで、近赤外線カメラで「グラスにギネスビールを注いだようす」を撮影してみた。つまり、近赤外線の目で眺めれば、ギネスビールはほぼ完全に透明なので、グラス内部でどんな流体と窒素の泡の相互作用が起きているかを(シミュレーション動画と同様に）眺めることができる…というわけだ。下に貼り付けた動画は、透明なグラスに透明なサイダーのような炭酸飲料を注いでいるように見えるが、実際には透明なグラスに、（可視光では不透明で濃黒茶色の）ギネスビールを注いでいるようすである。

■続「（泡が下へ沈んでいく）ギネスカスケード」を近赤外線で撮影してみよう!?　

　「（泡が下へ沈んでいく）ギネスカスケード」を近赤外線で撮影してみよう!?で、グラスに注いだギネスビールの泡が下へ下へと静かに沈んでいく「ギネスカスケード」を、近赤外線で撮影することで「可視光では見えないギネスビールの内側の泡の動き」を可視化してみました。今日は、撮影を再度行った上で、撮影した動画にParticle Image Velocimetry（PIV）を掛けて、速度場を出してみることにしました。

　まず、今回再撮影した動画は、近赤外線カメラのピント位置をグラス中央にして、グラス中央断面の泡が（他の場所の泡に対して）写りやすいようにします。本来は、投光する近赤外線光もグラス中央断面にのみに平面状で当てることで、さらにグラス中央断面に沿った泡のみが写るようにしたいところですが、今回はカメラのピント位置調整だけを行いました。その状態で撮影したのが、下に貼り付けた動画です。ちなみに、撮影した場所は、右に貼り付けた画像のように、グラスの真ん中あたりの領域です。

　Youtubeにアップロードした動画では、画像圧縮のために泡が見えづらいですが、それでもグラス中央で立ち上る泡や、グラス端部に近い領域では沈降していく泡のようすが動画から見てとれます。泡の動きを描いた矢印の色は上下方向の速度を示していて、赤い色で描かれた矢印は上昇速度が速い泡が多い状態です。グラス中央では、上向きの赤い矢印が多い…つまり、グラス中央部では泡が上昇していることがわかります。

　そこで、PIVにより描き出したギネスカスケード中の速度場のようすが、下に貼り付けた図です。（動画では視認される）グラス外周の泡沈降のようす抽出できていませんが、グラス中央で生じている泡が上昇しているさまは見えています。ギネスビールが可視光では黒茶色で不透明なために、不思議に見えるギネスカスケードですが、近赤外線で撮影した上で泡の動きの速度場を眺めてみると、自然で当然の現象であることがわかります。

■続々「（泡が下へ沈んでいく）ギネスカスケード」を近赤外線で撮影してみよう!?　

　続「（泡が下へ沈んでいく）ギネスカスケード」を近赤外線で撮影してみよう!?で撮影した、グラスに注いだギネスビールの泡が下へ下へと静かに沈んでいく「ギネスカスケード」の近赤外線による撮影を、今朝は朝日が地平線に昇る時間からリトライしてみました。…どういうことかというと、真横から指す「赤外線をタップリ含んだ（平面状の）太陽光で照らされたギネスビールのグラス断面を赤外線で撮影」し、グラスの中で生じている泡の動きを高精細に撮影してみよう！という試みをしてみたのです。

　下に貼り付けたGIF動画が、（朝日を浴びつつ）試行錯誤の末に撮影した結果です。グラス中央で上昇すると泡（やビール液体）と、グラスの端部分では下方へと押し下げられていくギネスビールと泡が見て取れます。…ちなみに、ギネスビールの泡の粒径は小さいために、流体と泡はほとんど同じような動きをします。

　ギネスビールのグラス内側で、「光る包丁」のような朝日につれられて上昇と下降をし続ける泡実験をしていると、そして告ぐ度にギネスビールを飲んでいると…「早朝からのギネスビールはイマイチ」ということに気付かされます。