鍛冶職人は、なぜ温度計なしで鉄の温度がわかるの？
― 熱い鉄は、温度で決まった色に光ります

炉から出した鉄を見て、職人は「いまは800℃くらい」と判断します。勘に見えますが、読んでいるのは自然の決まりです。熱いものが出す光の色は、材料ではなく温度でほぼ決まるからです。そして光りはじめる前にも、鉄にはもう1つの「温度計」があります。

職人が読んでいる「色」は、2種類あります

つまり鉄には、高い温度用と低い温度用の、2つの「目盛り」が付いています。順に見ていきましょう。

熱いものは、なぜ温度で色が決まるの？

すべての物は、温度に応じて目に見えない光（赤外線）を出しています。私たちの体も、机も、いまこの瞬間に出しています。温度が上がると、出る光は強くなり、しかも波長の短い光が混ざるようになります。

図1を見てください。横は光の波長、縦は光の強さです。1100℃の山は大きいのですが、山の頂上は左の「目に見える光」の帯よりずっと右、赤外線の側にあります。目に届くのは、山のすそ野のほんの一部だけです。

500℃ほどでは、帯に入るのは赤い光のほんのわずかです。だから明るい場所では、光っていることに気づけません。刀鍛冶が仕事場を暗くするのは、この弱い赤を見分けるためだとされています。昼の光の中では、同じ鉄が一段低い温度に見えてしまいます。

温度がさらに上がると、帯に入る光はオレンジ、黄色と波長の短い側へ広がります。1300℃を超えるころには、目に見える光の色がそろって、白っぽく見えるとされています。

光る前の鉄は、どうやって温度を読むの？

刃物の「焼き戻し」では、200〜300℃ほどの低い温度をきちんと守る必要があります。この温度では鉄は光りません。そこで職人は、磨いた鉄の表面の色を見ます。

熱せられた鉄の表面には、空気中の酸素と結びついた、とても薄い膜ができます。膜の上と下で反射した光が重なり合うと、特定の色だけが強め合います。シャボン玉が虹色に見えるのと同じしくみです。温度が高いほど膜は厚く育つので、色は薄い黄色、茶色、紫、青と進みます。

図2は、2つの目盛りを1本の温度の帯に並べたものです。左側が膜の色、右側が光の色です。そのあいだに、どちらでも読みにくい帯があることに注目してください。

まとめ

鍛冶職人が色で温度を読めるのは、熱いものが出す光の色が、材料ではなく温度でほぼ決まるからです。光りはじめる前の温度では、表面の薄い膜の色が代わりの目盛りになります。暗い部屋で作業するのは、弱い赤い光を見逃さないための知恵です。

職人の勘の正体は、自然が鉄に刻んだ目盛りです。
ただし、目盛りのない温度帯もあります。

熱が光として飛んでくる話はたき火にあたると、なぜ顔だけ熱くて、背中は寒いままなの？で、熱ではなく別のしくみで光を作る話はLEDはなぜ、あんなに電気を食わないの？で扱っています。薄い膜が色を生むしくみはシャボン玉は、なぜ虹色に見えるの？もあわせてどうぞ。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。色と温度の対応は、鋼の種類・加熱時間・照明で変わります。熱した金属や電熱器具の扱いは、製品の取扱説明書や作業現場の安全ルールに従ってください。