キャンプの たきびに、手の ひらを むけて みます。さわって いないのに、じんわり あつい。ふしぎですね。

この あつさは、3つの だんかいを とおって、手に とどきます。まず、もえる ものから ねつが でます。つぎに、ねつが 空気の つぶの うごきと、目に 見えない 光で、手まで はこばれます。さいごに、はだの 中の センサーが「あつい！」と 体に しらせます。

この じゅんばんで 見て いきましょう。まずは、まきの どこに ねつが しまわれて いたのか、からです。

キャンプの焚き火に手のひらを向けると、触れていないのに、じんわりと熱い。身近な体験ですが、熱さが手に届くまでには、大きく三つの段階があります。

一つ目は、燃えるものから熱が出ること。二つ目は、その熱が空気の分子の動きと赤外線という形で、離れた手まで運ばれること。三つ目は、皮膚の神経がそれを温度として受け取り、「熱い」という感覚をつくることです。

この順に見ていきます。最初の入口は、薪や油のどこに、あの熱はしまわれていたのか、という問いです。

キャンプの焚き火に手のひらを向けると、触れていないのに、じんわりと熱い。熱さが手に届くまでには、大きく3つの段階が重なっている。燃える物質から熱が出ること、その熱が空気の分子の動きと赤外線として離れた手まで運ばれること、皮膚の神経がそれを温度として検出して「熱い」という感覚をつくること、である。

以下、この順に見る。入口になる問いは単純で、薪や油のどこに、あの熱はしまわれていたのか、というものだ。

もえる まえの まきを さわっても、あつくは ありません。だから、まきの 中に「ねつ」が そのまま はいって いたわけでは ありません［2］。

はいって いたのは、ねつとは ちがう、ものが もって いる ちからです。もえる とき、まきは 空気の 中の さんそと むすびつきます。すると、光と ねつが でます［1］。

たとえば、ばねを ぎゅっと おさえた おもちゃを 思い うかべて ください。てを はなすと、しまって いた ちからが いっきに とびだします。もえる ときも、しまって いた ちからが、ねつに なって でて くるのです。ただし、まきの 中に ほんとうに ばねが ある わけでは ありません。

薪を手に取っても、熱くはありません。つまり、燃える前の薪に「熱」がそのまま入っていたわけではありません。入っているのは、熱とは別の、物質が持つ化学のエネルギーです［2］。

薪の燃焼のような場合、燃焼とは、物質が酸素と結びついて光と熱を出す、急激な酸化反応です。燃えるものが気体のとき、その光る部分が炎として見えます［1］。

高校化学では、燃焼は「発熱反応」の一つとして説明されます。反応のあとで、物質が持つエネルギー（エンタルピー）が減り、減った分が熱として外へ出て、周りが温かくなります［2］。ばねを押さえつけた状態から手を離すと、しまっていた力が一気に出る。それに似た出来事が、燃える物質の中で起きていると考えると、イメージしやすいでしょう。

ただし、燃えるものに本当にばねが入っているわけではありません。たとえ話です。

炎が光るのも、同じ燃焼の一部です。薪のような有機物の炎では、酸素が足りない内側で生じた炭素の微粒子が熱せられて、おもにオレンジ色の光を出すと説明されます［1］。

では、出てきた熱は、手の前でどんな姿になっているのでしょうか。

薪を手にとっても熱くない。つまり、燃える前の薪に「熱」が入っていたのではない。入っていたのは、熱とは区別される、物質の化学のエネルギーである［2］。薪のような燃焼では、物質が酸素と結びつき、光と熱を出す急激な酸化反応で、燃える物質が気体のとき、その光る部分が炎として見える［1］。

高校化学の言い方では、燃焼は発熱反応の一つである。反応のあとで物質のエンタルピー（物質が持つエネルギーのようなもの）が減り、減った分が熱として外に放出されて周りが温かくなる［2］。1molの物質が完全に燃えるときに出る熱が燃焼熱で、水素なら、生成物が液体の水のとき286kJ/molとされる［2］。燃える物質が変われば、出る熱の量も変わる。

分子の結合を切るにもエネルギーが要り、水素分子1molでは432kJである［2］。ただし、燃焼で出る熱が、どの結合の組みかえからどれだけ生じるのかは、この記事で使った資料には説明がないため、ここでは立ち入らない。

炎の光も同じ反応の産物である。有機物の炎では、酸素不足の内炎で生じた炭素の微粒子が熱せられ、おもにオレンジ色の光を出すと説明される［1］。熱と光は、どちらも化学のエネルギーが外へ出た姿だと整理できる。では、出てきた熱は、手の前でどんな姿をしているのか。

空気は、目に 見えない ほど ちいさな つぶ（ぶんし）が あつまって できて います。この つぶは、いつも うごきまわって います。

おんどが たかい ほど、つぶは はやく、はげしく うごきます［3］。火の まわりの 空気の つぶは、ものすごい いきおいで うごいて います。その つぶが はだに ぶつかると、あつく かんじます。

もう ひとつ、目に 見えない 光も あります。あつい ものは、「せきがいせん」という 光を だします。せきがいせんは、間に 空気が なくても とどきます［4］。だから、さわらなくても、手に ほてりを かんじるのです。

温度は、熱力学的には、物体の中の分子や原子の平均的な運動エネルギーに比例する量です［3］。ここでいう温度は、0Kを基準にした絶対温度（ケルビン）で、摂氏の数字そのものが比例するわけではありません。つまり「熱い」空気とは、その分子が速く激しく動いている空気にあたります。

燃焼で出た熱は、炎の周りの気体の分子の動きを激しくします。その分子が皮膚にぶつかってエネルギーを渡す、と考えれば、近くで感じる熱さは説明できます。

けれど、手をかざしただけでも熱さを感じます。ここでは、もう一つの道が働きます。熱放射とは、高温の物体が赤外線などの電磁波を出す現象で、2つの物体の間に空気のような媒体を必要としません［4］。温度を上げると、まず赤外線（ほてりとして感じられます）の放出が増えるとされます。

手に届く熱さのうち、赤外線と熱い空気がそれぞれどれだけを占めるのかは、使った資料に内訳がありません。二つの道が重なっている、というところまでが、言える範囲です。

分子の動きの激しさが温度なら、同じ温度であれば、同じ熱さなのでしょうか。

温度は、熱力学的には物体中の分子や原子の平均運動エネルギーに比例する量である［3］。比例するのは絶対温度（ケルビン）であり、摂氏の値そのものではない。つまり「熱い」気体とは、その分子が速く激しく動いている気体にあたる。燃焼で出た熱は、炎の周りの気体分子の動きを激しくする。その分子が皮膚にぶつかってエネルギーを渡すと考えれば、近くで感じる熱さは説明がつく。

ところが、手をかざしただけでも熱を感じる。ここでは別の道が働く。熱放射は、高温の物体が赤外線などの電磁波を出す現象で、2物体の間に媒体を必要としない［4］。温度を上げるとまず赤外線（ほてりとして感じられる）の放出が増える、と説明される。炎から手までの空間を、赤外線が直接渡ってくることになる。

ただし、手に感じる熱さのうち、赤外線と熱い空気の寄与の内訳は、使った資料にはない。2つの経路が重なっている、までが言える範囲である。では、分子の動きの激しさが温度なら、同じ温度は、いつも同じ熱さなのか。

かわいた サウナの 中は、100度ちかくに なる ことが あります。それでも、ふつうは みじかい あいだ、人が すわって いられる そうです。ところが、100度の おゆには、さわれません。おんどは おなじなのに、ふしぎです。サウナは、まねして 入る ものでは ありません。

「空気は ねつを つたえにくく、水の なかまは つたえやすい」と せつめい されます［7］。りゆうの ひとつとして、水の ほうが つぶの かずが おおいからだ、と いう せつめいが あります。

おなじ はやさで とんで くる ボールでも、1こ あたる のと、たくさん いっぺんに あたる のでは、いたさが ちがいますね。つぶの ほうも、それと にて います。ただし、ほんとうの つぶは ボールでは ありません。

乾燥したサウナの室内は、100℃近くになることがあります。それでも、短い時間なら人が座っていられるといわれます（まねして入るものではありません）。ところが、100℃のお湯には触れることもできません。温度が同じなのに、なぜでしょうか。

一般向けの解説では、気体の100℃は熱を伝えにくく、液体の100℃は熱を伝えやすい、と説明されます。理由の一つとして挙げられているのは、液体のほうが分子の数が多いことです［7］。

温度は分子1個あたりの平均的な動きの激しさの目安なので、分子の数は温度に表れません。同じ温度でも、皮膚に当たる分子が多ければ、渡される熱の量は大きくなるのかもしれません。そう読むと、筋が通ります。ボールが1個当たるのと、同じ速さのボールが一度にたくさん当たるのとでは、痛さがちがう、というたとえに近い話です。

この説明は一般向けの記事によるもので、ほかの要因を挙げる説もあるといわれます。熱の伝わりやすさの数値は、この記事では扱いません。

炎の温度も場所によってちがい、ろうそくの炎では、外側が約1400℃、中心付近が約800℃とする教材があります［8］。熱さには、温度の高さだけでなく、体にどれだけ熱が渡るかも関係します。

では、渡された熱を、体はどうやって「熱い」に変えているのでしょうか。

答えは「いつも同じとは限らない」である。乾燥したサウナの室内は100℃近くになることがあり、短い時間なら人は座っていられるといわれる（まねして入るものではない）。一方、100℃のお湯には触れられない。気体の100℃は熱を伝えにくく、液体の100℃は熱を伝えやすいと説明され、理由の一つとして、液体のほうが分子の数が多いことが挙げられる［7］。

温度は分子1個あたりの平均的な運動の激しさ（絶対温度）に比例する量であり［3］、分子の数は温度に表れない。同じ温度でも、皮膚に当たる分子が多ければ、渡される熱の量は大きくなる可能性がある。そう読むと筋が通る。ただし、この説明は一般向けの記事によるもので、空気の層による保護など別の要因を挙げる説もあるといわれる。熱の伝わりやすさの数値は、ここでは扱わない。

炎そのものの温度も一様ではない。ろうそくの炎で、外側が約1400℃、中心付近が約800℃とする教材がある［8］。数値は目安だが、熱さには「温度の高さ」だけでなく「体に渡る熱の量」も関係することが見えてくる。では、渡された熱を、体はどのように「熱い」へ変えているのか。

はだの すぐ 下には、しんけいが あります。しんけいの はしには、あつさを かんじる センサーが あります。

この センサーを 見つけた けんきゅうしゃは、デイビッド・ジュリアスさんです。ジュリアスさんは、トウガラシの からさの もとの「カプサイシン」を てがかりに しました［6］。

この センサーは、カプサイシンと、43度いじょうの あつさの りょうほうに はんのうして、「あつい」「いたい」と かんじさせます［5］。2021年の ノーベル しょうは、ジュリアスさんと、アーデム・パタプティアンさんに おくられました［6］。

デイビッド・ジュリアスは、トウガラシの辛み成分カプサイシンを手がかりにして、皮膚の神経の末端にある、熱に応じるセンサーを見つけました［6］。辛さをもたらす物質を道具にして、熱を感じる部品を探し当てたのです。

見つかったセンサー（TRPV1）は、カプサイシンと、43℃以上の熱の両方に応答する受容体で、私たちに熱と痛みを感じさせると説明されています［5］。

2021年のノーベル生理学・医学賞は、ジュリアスとアーデム・パタプティアンに、「温度と触覚の受容体の発見」で贈られました（10月4日発表）［6］。火の熱さを「熱い」と受け取る仕組みの入口が、トウガラシの辛さの研究から開かれたわけです。

デイビッド・ジュリアス（David Julius）は、トウガラシの辛み成分カプサイシンを手がかりにして、皮膚の神経末端にあって熱に応じるセンサーを特定した［6］。辛さを起こす物質を、熱を感じる部品を探す道具にしたのである。

特定された受容体TRPV1は、カプサイシンと43℃以上の熱に応答し、熱と痛みを感じさせるとされる［5］。2021年のノーベル生理学・医学賞は、ジュリアスとアーデム・パタプティアン（Ardem Patapoutian）に「温度と触覚の受容体の発見」で贈られた（10月4日発表）［6］。

辛さと熱さという別々の感覚の入口が、同じ受容体に重なっていた点が、この研究の面白さである。では、「熱い」という感覚は、火の中にあるのか、それとも体の中にあるのか。

ここまでの はなしを つなげて みます。火の 中に あるのは、もえて でて きた ねつです。体の 中に あるのは、その ねつを うけとって「あつい」と しらせる センサーです。

この センサーは、トウガラシの カプサイシンにも はんのうします。だから、からい ものを たべたとき、口の 中が あつく かんじる ことが あるのでしょう。

ただし、あつさを かんじる センサーは、これだけでは ない ともいわれます。43度は、センサーが はんのうする おんどの めやすです。いたみの ちょうど さかい めと いうわけでは ありません。

では、つめたさや、ものに ふれた かんじは、どんな センサーが うけもつのでしょう。つぎは、そこが きに なります。

ここまでを並べると、火の熱さは二つの場所にまたがっています。火の中にあるのは、燃焼で外へ出た化学のエネルギーが熱になったもの。体の中にあるのは、その熱を受け取って「熱い」という信号をつくる受容体です。

TRPV1は、熱とカプサイシンの両方に応じます。トウガラシを食べたとき口の中が熱く感じられるのは、この受容体がカプサイシンにも応答するから、と考えられます［5］。

ただし、熱のセンサーはTRPV1だけではないともいわれます。43℃は受容体が応答する温度の目安で、痛みの境目そのものではありません。この受容体一つで熱さのすべてを説明できる、とは言えません。

では、冷たさや、物に触れた感じは、どんなセンサーが受け持つのでしょうか。同じ賞の題名にある「触覚」が、次の入口になりそうです。

ここまでを並べると、火の熱さは2つの場所にまたがっている。火の中にあるのは、燃焼で外へ出た化学のエネルギーが熱になったもの。体の中にあるのは、その熱を受け取って「熱い」という信号をつくる受容体である。

TRPV1は、熱とカプサイシンの両方に応じる。トウガラシを食べて口の中が熱く感じられるのは、この受容体がカプサイシンにも応答するからと考えられる［5］。

ただし、熱のセンサーはTRPV1だけではないとされ、43℃は受容体が応答する温度の目安であって、痛みの境目そのものではない。この受容体1つで熱さの全体を説明できる、とは書けない。

冷たさや、物に触れた感じは、どのセンサーが受け持つのか。受賞の題名にある「触覚」も、調べる入口になる。

今日できること

つかいすての カイロを、おうちの 人と いっしょに 出して みます。手の ひらから すこし はなして、ちかづけたり、とおざけたり。どの くらい はなすと、あつさが かわるか、さがして みましょう。カイロは、はだに ながく つけたままに しません。

出かけてできること

キャンプや おまつりで たきびを 見かけたら、おとなの 人と いっしょに、すこし はなれた ところで あつさを かんじて みます。ちかづきすぎません。

もっと しりたく なったら

この ページの いちばん 下の「しらべた もとの じょうほう」に ある、日本語の かいせつを、おうちの 人と 読んで みましょう。

今日できること

使い捨てカイロを、手のひらから少し離して、近づけたり遠ざけたりしてみてください。どのくらい離れると熱さが変わるか、場所を探せます。カイロは、肌に長く当てたままにしないようにします。

辛いものを食べたとき、口の中の感じを、「熱い」という言葉と比べてみるのもよいでしょう。同じ言葉を使っていないか、自分の言い方を観察できます。

出かけてできること

キャンプ場や行事で焚き火を見かけたら、近づきすぎない距離で、顔や手に感じる熱さを観察します。距離によって、感じ方がどう変わるかを意識してみてください。

もっと知りたくなったら

出典欄にある日本分子生物学会などの日本語の解説を読むと、TRPV1の発見の流れが分かります。

今日できること

使い捨てカイロを手のひらから離し、距離を変えて熱さの変化を探る。カイロは肌に長く当てたままにしない。辛いものを食べたとき、口の中の感じを「熱い」という言葉と比べて、自分の言い方を観察するのもよい。

出かけてできること

キャンプ場や行事で焚き火を見かけたら、近づきすぎない距離で、顔や手に感じる熱さが距離でどう変わるかを観察する。

もっと知りたくなったら

日本分子生物学会などの日本語の解説（出典欄）を読み、TRPV1の発見の流れをたどるとよい。熱の伝わり方の数値（熱伝導率や熱容量）は、物理・化学の教科書で確かめられる。