02/16 2011 東方魔術の電磁投射砲

こんにちは、Dimensio Force 物理学の時間です。
今回はDimencion Forceにおけるビリビリ娘、雷鳴天(あずまなるみ)が某深夜アニメをヒントに開発した、電磁投射魔法についての解説をしたいと思います。
この魔法自体はまだ登場して居ませんが、まあ近々出てくると思います。
原理がなかなか難解なので、予めある程度の知識を習得しておきましょう。

さて、タイトルにもある電磁投射砲とは一体どのような物なのでしょうか？
簡単に言うと、電磁気の力で弾丸を射出する兵器の事です。その中でも特に「ローレンツ力」を応用している場合が多いです。
主な電磁投射砲は、レールガンやコイルガン。荷電粒子砲などがあるようです。
原理はフレミング左手の法則を用いていて、電流と磁界、そしてローレンツ力が大きく関与しています。

事の始まりは上記の通り、鳴天が某深夜アニメを見た事から「これは使える！」とか勘違いした事に起因します。
はじめの内は全く成功せずにいたのですが、めげずに試行錯誤を繰り返している内に完成した技術です。


では、鳴天の祕奥義、ソレノイドランチャーの手順を説明します。
1、まずは弾丸を用意します。弾丸は導電性の金属片などを仕様します。コインやメダルでは出来ませんので注意。
2、用意した弾丸に強烈な電気エネルギーを流し込み、磁気を付与します。はじめから永久磁石を用いても良いのですが、一発当たりのコストが跳ね上がるので、あまりオススメはしかねます。
3、弾丸を真上に放り投げます。その間に本体は射撃用魔法を構成します。
4、右腕をターゲットへ向けて真っ直ぐに伸ばし、それと直角になるように左腕を右の二の腕に添えます。
5、左腕から右腕の表面を巡るような電撃を発生させて、右腕方向に強力な磁界を発生させます。
6、落下して来た弾丸がその磁界に入ると、磁力の反発によって右腕方向へと弾丸が高速で射出されます。

以上が、鳴天のソレノイドランチャーの手順です。
レールガンと言うよりは、コイルガンに分類される技術と言えますね。
レールガンとはどう違うかと言うと、まずレールガンはその名の通り、レール上を走らせる事によって弾丸を加速する兵器です。
二本一対の導電性レールに、やはり導電性の弾丸を挟み込み、電磁誘導によって加速するので、電磁加速砲なんて呼ばれ方もしますね。
対するコイルガンは、コイルの間に導電性物質を走らせ、それを弾丸にぶつける事で弾丸を発射する兵器です。
分かりやすい違いとしては、レールガンは二本のレールに密着させた弾丸を加速発射するので、摩擦抵抗や熱損失で大量のエネルギーが消費されるのに対し、コイルガンは弾丸と砲身が直接接触している必要がないので、摩擦などによる損失も少なく、レールガンよりもはるかに少ない消費で実現出来ると言う点がまず一つ。
逆に最大出力ではレールガンが圧倒的に大きくなります。
レールガンによる理論最大初速は、光の速度にまで達すると考えられており、それが実現すれば、隕石の衝突よりも大きな破壊力が発揮出来るはずです。
しかしながら先述の各種抵抗に加え、熱抵抗による弾丸の気化（金属の気化したものを俗にプラズマと言います）、加速のしすぎによって引き起こる磁界の剥離による逆ベクトルの力など諸々の抵抗によって、光速発射は事実上不可能と言えるでしよう。
とは言え、現実に5,900m/sという、途轍もないレールガンが実在しています。ライフル銃の初速が1,800m/sと言うのだから、その凄まじさがお分かり頂けるでしょう。
では、コイルガンはと言うと……実は大したエネルギーが付与出来ない事がほとんどで、現行の武器に及ばないどころか、スリングショット(いわゆるパチンコ)にも劣るレベルだそうです。
じゃあ鳴天のソレノイドランチャーは豆鉄砲なのかと聞かれますと、勿論そんな事はありません。
ソレノイドランチャーはコイルガンよりも更にリニアモーターカーに近く、それでいて真逆の原理で動いています。
リニアモーターカーは電磁石によって車体を前に引き寄せる構造になっているのに対し、ソレノイドランチャーはその逆。即ち磁力によって弾丸を押し出す構造になっています。そして何より、鳴天自身の膨大な魔力によって発生する磁力は、そんじょそこらの電磁石の比ではないのです。瞬間的に爆発にも匹敵する磁力を発生させることで、拳銃弾にも引けを取らない電磁投射砲が実現しています。

それはいいとして、何でレールガンにしなかったのかと思われる方がいらっしゃるかも知れませんね。
理由は幾つかありますが、一つに「術者自身も危険」と言うのがあります。
先述の通り、レールガンはレールと弾丸が直接接触しているため、加速時に、その加速が大きければ大きい程膨大な摩擦熱が発生し、金属の弾丸がプラズマ化してしまう可能性があります。
その時、例えばレールの構造によっては術者自身に向けて、摂氏1,000℃以上のプラズマが噴出して来る可能性があり、そんなものを浴びたら、まず助からないでしょう。
そもそもレールガンには弾丸を加速するために結構な長さのレールが必要で、鳴天が金属のレール二本を持ち歩くなんて、まああり得ないでしょう。そんな物を持ち歩いていたら、警察官に補導されてしまいます。
更に言うなら、弾丸がプラズマ化するならば、当然レールもプラズマ化すると考えるべきです。
一発毎にレールを使い捨てるとなると、弾丸に永久磁石を使うよりも更に高くつきます。しかも外周は絶縁が必要で、しかもプラズマ対策をするなら別の機構も備えている必要があり、大掛かりになり過ぎます。
それならいっそ、最大出力の雷箭弾をぶっ放した方が早いです。
大体金属の長い棒二本とか、鳴天に取り回せる筈がありません。

一方のコイルガンは……まあ、コイルガンも砲身が必要なんですが、鳴天のソレノイドランチャーはコイルガンと言うよりもリニアモーターカーなので、一応砲身が無くても大丈夫な仕様になっています。
イメージ的にはカタパルトみたいな感じかな？

最前提として、某深夜アニメのアレを鳴天が真似て作ったと言う設定なので、あちらで道具を用いていない以上は鳴天も道具を使う事は無い筈です。


ソレノイドランチャーの特徴

砲身が必要無い。
強導電性のものなら、大抵は弾丸に出来る。
消費エネルギーが比較的小さく、それなりに連射も可能。
物理的接触を伴わない機構なので、発射音が無い。
なので、撃たれた方は判別が難しい。
一発当たりのコストが安い(一発0.02円くらい)
魔法でありながら、物理的な打撃を与えられる。

照準が難しい(タイミングを間違えると、明後日の方向に飛んで行く)
玉数に制限がある(持ち歩けるだけ、若しくはその場で補充できるだけ)
破壊力なら普通に魔法を使った方が強い。
強力な磁場を発生させる為、携帯電話などを持っているとまあ壊れる。



ちなみに、はじめは小銭で試していたのですが、イマイチ上手く行かなかったので色々な弾丸を試していた鳴天ちゃん。
ある時磁石が勢いよくすっ飛んで行くことに気付き、磁石に出来る素材を探し、見つけたのが工事現場に落ちていたナット(ねじ止め)。
後日、ネジスーパーに足を運び、銅製の座金を発見。以降それを使用していると言う設定です。

あと発射時にスパークとかは出ない。
腕はバチバチいうけど。