2010年03月06日

啓蟄

最近は雨ばかりでじめじめしていて冬っぽくないですね。寒い梅雨って感じです。

そういえば、今日は旧暦の二十四節気のひとつ「啓蟄」です。
「啓蟄(けいちつ)」とは「土の中にもぐっていた虫達が出てくる」という意味で、暖かくなる時期と言う意味です。

「雨水」とか「啓蟄」とか聞くと、どうも「旧暦」のイメージが強く、今の季節を反映していないのではないかと思われている方も多いかもしれませんが、それは間違いで、むしろ、二十四節気の機能が「太陰暦による季節のずれを補正するためのもの」ですので、今の季節感とも一致するものとなります。

定義的には、黄経が345度となる場所です。黄径というのは春分を0度とし、一年を360度に分けた値ですので、閏年が必要な太陽暦よりもむしろ太陽の位置を正確に示したものです。

二十四節気に関しては、Nippon Archivesというサイト内に京福電鉄が「京都の二十四節気を映像で紹介する」ということで「京都二十四節気」というサイトを作っています。映像の後半は京福電鉄のCMですが、なかなかいい感じのサイトでした(京都二十四節気「啓蟄」)。

興味がある方はご覧下さい。



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2010年02月06日

イスラム暦(ヒジュラ暦)で3年経つと1ヶ月足りない

イスラムの社会は日本や欧米の社会とは大きく異なる独自のものを色々と持っています。

その中でも特に独自なものの1つは「暦」です。

というのも、一般的に「イスラム暦」と呼ばれているヒジュラ暦は「太陰暦」なんです。しかも、日本や中国で使われていた太陰太陽暦(いわゆる旧暦)とは異なり、普通に太陰暦なんです。

初めから話が脱線しますが、我々が旧暦と呼んでいる太陰太陽暦は、実は普通の太陰暦ではありません。

太陰暦はご存知の通り「月の満ち欠け」を基準に「日付」を振っています。ただ、月の公転周期は約29.5日ですので、12ヶ月で約354日です。地球の公転周期が約365日ですので、11日足りないですよね。

この11日が何に影響するかと言うと、「季節」です。

太陽暦の私たちからすれば、「6月と言えば梅雨」「2月と言えば冬」みたいな月名→季節が分かります。ところが、太陰暦だと、「1日だから新月」「15日だから満月」のように日名→付きの満ち欠けは分かりますが、なにぶん11日地球の公転より短いので、季節はどんどんずれてしまいます。

ところが、農耕民族の私たちにとっては月の形よりも「季節」が重要です。種まきに適した季節、収穫に適した季節などを判断する為には通常の太陰暦は使えないんです。

そのずれを補正する為に中国人が考えたのが「二十四節気」を用いた補正方法です。以前このブログでも紹介したことがありますが、二十四節気というのは「太陽年を24等分した点」で、24の点を節気×12と中気×12に分け、そのうち「中気」を月名の決定に使いました。

つまり、太陽暦により12個の点を作り、その直前の新月の日を1日とした訳です。

これでどうして補正が出来るのかと言うと、一年365日を12等分すると30.4日ですが、月の満ち欠けは前述の通り29.5日です。さきほど書いた通り、「11日の誤差」がある訳です。それで3年に一度くらい、中気と中気の間に2つの新月ができてしまう時があります。

新月A→中気(ex:大寒=12月)→新月B→新月C→中気(ex:雨水=1月)

この場合、新月Aが大寒の新月として12月1日、新月Cが雨水の新月として1月1日となります。そして、その間の新月Bは対応する中気がないので「閏月」(この場合、閏12月)となるんです。

こうすることで、季節が1月以上ずれない様にした訳です。

中国ではいまでも旧暦の正月である「春節」を正式な正月としていますよね。人民大移動の春節です。ちなみに、春節は太陰暦の1日なので「新月」となります。そういえば、今年は元旦に月食があったとおり、「大晦日が満月」でしたので、14日頃に新月が来るわけですね。



と、話を戻します。

イスラム暦の話です。

結論から言うと、イスラム暦は「太陰暦」なので11日ずれますが、イスラム暦ではそれを「放置」しています。彼らの一年は354日なのです。なので、イスラム社会においては「8月は暑い」とか「4月は春」だとかいう認識がないんですよね。

11日ずつずれるので、約33年で季節が一巡します。

代表的なイスラム国であるサウジアラビアは北回帰線のあたりにあるので、普通に季節があり、日照時間も異なります。

イスラム暦で9の月が有名な「絶食月ラマダン」なのですが、残念ながら今年は太陽暦の8月11日〜、来年は8月1日〜となります。どんどん暑く、日は長くなり、イスラム教徒の人は辛いでしょうね。どんなに暑くても水すら飲めないらしいですから。



ところで、実はこの暦の違いが思わぬところで影響を及ぼします。

たとえば、「期限」です。

イスラムの人は3年間が私たちより33日短い訳です。
サウジアラビア等は法律もイスラム暦で計算されるので、特許等の期限も同じ年数だと太陽暦より短くなります。

最近はイスラム国家が産油国兼機関投資家として世界中に影響力を強めているので非イスラム社会との関わりも多方面であるでしょうから、色々大変でしょうね。

金融についても「利子」が禁止されているので、借金も預金も我々とは異なります。それで、イスラム金融なんて言う「実体をからませた」「利潤」という名の利子で運営されるちょっと不思議な金融ができあがっています。
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2010年01月25日

デジタルカメラで星を見る

たまにデジカメで星空をとったりしています。カメラも星も素人な私ですので上手くは撮れませんが、目で見るよりもたくさんの星が見えます。住宅地だと街灯などが目に入るので目が暗順応してくれないんですよね。暗闇に慣れきれない目ではなかなか見えないんです。

ところが、デジカメは光センサーとしては目に劣るものの、露光時間を延ばせます。光害もキャッチしてしまうので薄明るくなりますが、色とかを少し修正すればある程度見れるものになります。ただ、無限に露光を長くしても意味がないんですよね。星は動いてないようで動いているので、20〜30秒くらいシャッターをひらいていると星が線になるそうです。

でも、私のカメラは普通のコンパクトデジカメでバブル機能なんて付いてないので全然関係ありません。普通のデジカメで普通に8秒が最大です。

で、シャッタースピード8秒で窓の外を撮って、色をいじって星座の線を描いたのが下の写真です。(星座の線は間違っているかもしれませんが・・・)

冬の星座



住宅地でも普通に星座の線が引ける程度には見えるんですよね。たぶん、目で見たときの倍くらいの星が見えています。まぁ矯正視力で1.0の私の目ですが。

プレアデス星団(すばる)とか、眼ではぼやっとしか見えませんが写真に撮るとちゃんと星が6個くらい見えます。住宅地ですが、プレアデスが6個見えていることからすると、結構条件のいい星空くらいの星が見えているということになります。


下の写真も窓の外を写真に撮ったものです。

オリオン座(中央部分)


おうし座(顔から背中)
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2010年01月02日

巨大な衛星、月

満月時

月ってめちゃくちゃ大きな衛星だってご存知ですか?

衛星の定義は惑星以上に曖昧らしいですが、現在、太陽系内で衛星は140個以上見つかっています。

その中でも、月は5番めの大きさです。準惑星の冥王星より大きな天体です。

月よりも大きな衛星は、水星より大きな木星のガニメデ、土星のタイタンのほか、木星のカリスト、イオだけです。いずれも直径が地球の10倍前後ある木星や土星に属する衛星で、月は地球サイズの惑星の衛星として月は巨大なのです。

ちなみに、月は太陽系で14番目に大きな天体です。

まぁ、惑星対比の大きさについては、以前もっと分不相応な衛星を持った惑星がありました・・・それは冥王星です。

直径を比較すると月は地球の1/4程度で充分に大きすぎる衛星なのですが、冥王星の衛星カロンは直径が冥王星の直径の半分以上あります。

ただ、冥王星が惑星から準惑星に分類が変わったことにより、カロンがいわゆる衛星とは呼べなくなったので、月が太陽系で一番分不相応な衛星となりました。

カロンや月等の不釣り合いな衛星については、色々と研究はされているそうですが、未だに分からないことだらけのようです。

たとえば、月の形成についても実際にアポロ計画で月の石を持ち帰るまでなかなか説がまとまらなかったそうです。

ちなみに、月の起源は地球だと言われています。

今のところ一番有力な月形成の仮説は「ジャイアントインパクト説」と呼ばれ、地球に地球の半分くらいの直径の天体が衝突し、その際に地球の上層(地殻・マントル)が飛び散って月が形成された、というものです。

この学説の根拠として
1.月の石の組成が地球のマントルに近い
2.月のコアが非常に小さい
3.月の石の年齢が地球と年齢がほぼ同じ
などがあげられます。

たとえば、もし月が地球の重力により引き寄せられたものであれば年齢が同じだったり組成が近かったりすることが説明しにくいですし(ありえないことではないですが)、地球ができた際に同時に出来たものであれば、地球に比べコアが極端に小さい理由が説明できません。

それで、ジャイアント・インパクト説と言う惑星級の天体の地球への衝突という仮説が導かれたんです。

この説だと、地球の上層部分が中心に飛び散って月を形成したため、地球のマントルの組成に近く、中心部であるコアが小さいことが奇麗に説明できます。

この学説の有力な証拠となったのは、前述の通り、アポロ計画で持ち帰られた月の石の研究成果です。


少し話が飛びましたが、この大きすぎる衛星の存在は、なかなか興味深いもので、いずれ技術が発展すれば、更なる月に関する知見や、他の惑星の衛星や、いつになるかは分かりませんが、冥王星とカロンについても何か面白い事実が判明するかもしれません。

まぁ足下にある地球の組成ですらよく分かっていない人類が月や他の惑星を語るのはおこがましいのかもしれませんが、分からないからこそ宇宙への興味は抑えられないんでしょうね。
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2010年01月01日

月にできた地球の影

あけましておめでとうございます。

年越し蕎麦を放棄して、大晦日に紅白も始まっていない19時就寝で望んだ月食でした。(まぁ単に体調が悪くて早く寝ただけですけど。)

4時前に目を覚ましたら雲一つない快晴で、澄んだ夜空に満月が凄く奇麗でした。その後も雲は出ず、無事に日本史上初の元旦月食を観測できました。

外に出て、とも思いましたが、寒いので一瞬で思い直し、暖房のきいた部屋の中でぬくぬくと椅子に座り、窓だけを開けて、カメラと望遠鏡を月に向けて1時間ほど眺めていました。でも、外で見てたらきっと死んでましたね・・・。

一応、写真を載せておきます。技術がないんで、月の写真は難しいんですよね・・・。

満月時
地球の影


この下手な写真だと「欠けてるなぁ」くらいしか分かりませんが、望遠鏡をのぞくと、奇麗に丸く欠けていて、「地球はやっぱり丸いんだなぁ」と実感できました。望遠鏡だと地球照の様に輪郭は満月のままで一部暗くなって見えるので、月食って感じがしましたよ。

次回の元旦月食は2029年元旦午前2時頃らしいです。しかも、19年後は、「皆既月食」です。楽しみですが、その頃はもう40代の完璧なおじさんです。

ちなみに、今年は月食が多い年らしく、年に3回あります。

次回は6月26日20時半頃、約半分欠ける部分月食、12月21日は17時過ぎに皆既月食となります。

今回の月食は、未明に8%欠けと言う肉眼ではよく分からない月食でしたが、残り2回は今回以上に見やすい時間帯且つ大きな月食です。あと、12月の皆既月食は火曜ですが、6月の部分月食は土曜日です。

12月は有給休暇を狙うとして、6月は晴れることを祈ります。
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2009年12月30日

満月の元旦に日本史上初の月食

日本史上初めて、元旦の初日の出の前に月食があります。

日本史上初と言うのは、本当に日本史上初で、「大和朝廷が統治を堅め、暦が採用されて以来、初めての元旦の月食」です。

我が国が最初に暦を制定した時期は古すぎて定かではないのですが、推古天皇の時代だとか持統天皇の時代だとか言われています。6世紀〜7世紀です。

何故これまで千数百年に渡って元旦に月食がなかったのかと言うと、太陰暦を使っていたからです。

太陰暦は「月の満ち欠けで日にちを決める暦」であり、1日は新月です。

月食は地球の影ですので、太陽−地球−月が一直線にならないと出来ません。

つまり、満月の時にしか月食は起きないんです。

太陰暦では原理上元旦には月がないので月食もあり得なかった訳です。

明治維新以来、太陽暦を採用したため、元旦に満月が来る可能性が出来たのですが、今回がそれ以来初めての元旦月食にあたるんです。

まぁ月食と言っても1割弱しか欠けない部分月食ではあるのですが、見える時間帯が4時〜5時で、ピークは4時22分と、比較的見やすい時間帯です。平日ではないですし、元旦と言うことで起きている人も多いでしょう。

しかも、日食と異なり月食ですので肉眼で見れます。元旦の初日の出の前、月食もなかなか面白いと思います。

4時22分のピークでも8%欠けということなので、じっくり見ていないと分からない月食ですが、もし覚えていたら、見てみてください。

少なくとも満月なので、晴れていれば大晦日〜元旦にお月見が出来ます。

とはいえ、一日に満月とか、江戸時代以前の人が聞いたら笑われそうな話ですけどね。15夜に新月ですからね・・・ありえないお話です。

まぁ今はどの日でも満月になり得るので、月の満ち欠けが29.5日周期ですから、単純計算で約30年に1回は満月の元旦ですけどね。それでも30年に1回、人生に4回はまずない元旦の満月です。
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2009年11月21日

地球照 Earthshine

月の地球照ってご存知ですか?
地球が反射した光が月に映り、太陽で照らされていない部分がうっすら光ってみるものです。

下はさっき撮った写真で、ちょっと分かりにくいですが、うっすら丸く見えています。
地球照.jpg

これは、三日月よりも小さい月の時によく見えます。
地球照が三日月でよく見えるのは太陽光の反射部分が小さく月が暗くて暗い光がよく見えると言うのもありますが、月が三日月に見える時に月では地球がほぼ“満月”に見えているため多くの地球反射光が月に降り注いでいるためです。

地球が満月の時は月からは地球が“新月”、地球で新月の時は月からは地球が“満月”に見える訳です。

今日は月齢4なので、今頃月では地球が月齢でいう19くらいに見えているんでしょうね。まぁ月に比べると相当明るいでしょうけどね。

地球の半径は月の4倍ありますので、面積は16倍になります。しかも、地球は月の4倍くらい光を良く反射するそうなので(雲とか海とかがほとんどですからね)、実際は60倍以上の明るさと言うことになりますね。

満月の時でも結構明るく感じますので、月の上で地球が丸く見えていると相当明るく感じるはずです。

それが見えているのが「地球照」なんですよね。

ただ「薄く光っている」と思うのではなく、どうして光っているのかを考えるとなかなか面白いものです。
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2007年08月25日

ブロッケン現象 (飛行機から)

谷底の霧に映った影の周りに虹色のリングができる・・・こんな現象が山岳地帯などで見られます。

この現象の奇妙さや神秘性から、人々は、ドイツの山の名にちなんで“ブロッケンの妖怪”と呼んで恐れたり、後光を背負った仏様に似ているとして”御来迎”とありがたがったりしていました。

今ではこの虹色のリングはブロッケン現象と呼ばれ、光の散乱によって生じる現象だと解明されています。

そのブロッケン現象、山岳地帯でお目にかかろうと思えば結構な労力が必要なのですが、飛行機からだと結構簡単に見えるそうです。まぁ太陽の角度が適度に低くて飛行機の影が窓から見える必要はあるのですが。






私は今、若干遅めの夏休みをとり一週間ほど実家に帰省しているのですが、その帰省の飛行機で、ブロッケン現象を見ることができました。

ブロッケン現象.JPG











まぁ微妙にぼやけていますが、虹色のリングがあるのはわかりますよね。

これがブロッケン現象です。

今までも何度か見たことはありましたが、写真に撮ったのは初めてです。朝7時台の便でしたが夏場なので結構日が高く、影が下の方に来ていてギリギリって感じでしたが。




詳しくは知らないので簡単にしか説明できませんが、このブロッケン現象は、雲や霧などの“小さな水粒子”に観察者の影が出来たとき(=背側に太陽、前方に霧・雲)に、光の“散乱”(反射のようなもの)によって光が波長ごとに分光され、影の周りに円形の虹のようなものができる現象です。(前方方向にも同様の現象は生じ、朧月や雲にかすんだ太陽などの虹色のリングも同じ原理だそうです)


一方虹は、大きな水粒子(水滴)表面での光の屈折により波長ごとに分光されてグラデーションに見えるもので、散乱によって生じるブロッケン現象とは原理が異なります。
posted by new_world at 21:50| Comment(2) | TrackBack(0) | 地球の科学・暦 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2007年08月18日

月の振動

衛星は公転軌道が楕円であったり自転軸と公転軸がずれていたりしているため、衛星が回っている天体からは「秤動」と呼ばれる一種の振動運動をしているように見える(実際に振動している場合もあります)のですが、それが凄くよく分かる映像(シミュレーション)がWikipediaにありました。

興味がある方は「秤動(Wiki)」を見てみてください。

うねって見えている感じがよくわかります。

(Wikiの映像はシミュレーションなんですが、連続写真による映像もそこの外部リンクにあります。)
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2007年06月12日

メルカトル図法 要点

メルカトル図法において高緯度ほど面積が大きくなる理由を簡単に説明します。

ミラー図法 世界地図







この地図はメルカトル図法を少し変更したミラー図法による世界地図です。

この地図で注目すべき点は

@緯線と経線が平行線である
A緯線と経線が直角に交わる


です。

つまり、緯線と経線が格子状になっているんです。

ただ、実際の地球は球状であり、南北の線である経線は北極と南極で交わります。つまり、極に近づくほど経線間が狭くなるのです。次の図を見れば一目瞭然です。

球形経線は極で交わるもので、決して平行には出来ないんです。

それを無理やり平行にしたのがメルカトル図法です。

つまり、極に近づくにつれて狭くなってくる経線間を、平行線になるように広げるんです。

横に広がるんで面積も大きくなるんです。



また、それだけではありません。

メルカトル図法においては、経線間の拡大率と同じ率で緯線間を拡大しています。

そうすることで、方角が正しく表されるのです。

次のように考えると楽です。


メルカトル図法説明A高緯度地域に正方形の区画をつくり、その正方形の中心でコンパスを持って立っていると考えます。

この場合、北東、南東、南西、北西方向に頂点があります。




メルカトル図法説明Bそして、高緯度なので経線間を赤道上の経線間の距離まで拡大しすると、正方形は横長の長方形になりますよね。

そうすると、北東、南東、南西、北西方向には頂点がなくなってしまうんです。




これを解消するためには、南北方向へも同率で拡大する必要があります。

すると、またそれは正方形になり、北東、南東、南西、北西方向に頂点が来るんです。

よって、メルカトル図法では正角性が成り立つんです。


メルカトル図法説明C
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2007年01月20日

ニュートンのお月さま

高校の頃、物理の授業で聞いた話です。

「リンゴが落ちることからニュートンは万有引力の法則を思いついた」という逸話をよく聞きますが、この話には重要な要素が抜けています。

それは“月”です。

ニュートンは“りんご”が木から落ちるのを見たとき、一緒に“月”を見たと言われています。

そして、“リンゴは落ちるのに、月はどうして落ちてこないのか”という疑問を持ったそうです。

万有引力の法則は、この一見矛盾する二つの現象をつなげようとして発見された法則なのです。

リンゴのような小さいものから星のような大きなものにまで、万有引力の法則はあてはめることができるんです。
続きを読む
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2006年12月24日

クリスマスの位置

暦法は昔から地球の公転周期を極めて正確に言い当てていたのにもかかわらず、何故1月1日という始点が地球の位置としての特殊性がないのかという話を書いた事があります。

仮説なのかもしれませんが、その答えとして、ミトラ教とキリスト教の影響により、冬至(12/22付近)の3日後の7日後(8日目)が元旦になった、というものを紹介しました。

今のクリスマス、12月25日は、キリスト教が広まる前地中海で広まっていたミトラ教(発祥はインド〜イラン)の太陽神ミトラが冬至の3日後に復活するという慣わしによるミトラ神の生誕祭だったそうです。それが、ミトラ教がキリスト教に置き換わっても、キリストの聖誕祭として残ったみたいです。

まぁミトラ教については分かっていないことも多いようですので、実際どうなのかは分かりませんが、夏に生まれたっぽいキリストの誕生日を真冬に祝っている現状はちょっと変ですね。バチカンやプロテスタント各派はどんな解釈をしているのか、少し気になります。
posted by new_world at 22:27| Comment(2) | TrackBack(0) | 地球の科学・暦 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2006年12月06日

閏月の決め方

冬ですね。大分寒くなってきて、少し暖かい日が来ると小春日和とか言って有難がらないといけなくなりました。

小春日和の小春というのは旧暦10月のことで、今年の場合は旧暦のうるう年(閏7月があったそうです)なので少し遅れていて12月の半ばまで。


そういえば、旧暦だと閏月のない年は太陽暦よりも11日も短いそうです。旧暦は月の満ち欠けの周期を基準にしていますが、その周期は約29.5日なので、それを基準にすると、12“ヶ月”で354日しかありません。

それで、太陽暦からはどんどんずれてしまいます。季節は太陽の動きと密接なかかわりがあるので、旧暦だと凄い勢いで季節からずれることになります。太陽暦だと月名と季節の感覚はある程度一致しますが、旧暦だと大分ずれることになるんです。たとえば、12月と11月では大分印象が違いますよね。そのレベルでの違いが旧暦では起きてしまうんです。

適度な周期の月の満ち欠けを基準(朔=新月の日=1日)にして暦を作ったのは良かったのですが、そのせいで暦が季節とずれちゃうんですよね。

ただ、農耕などでは季節の方も重要で、あまりずれると不都合です。そこで、閏月という大胆な補正を入れるわけですが、それを決めているのは太陽です。

まぁ季節の周期は太陽が決めているわけですから、補正する基準としては太陽が一番です。

まず、太陽が一番低くなる冬至を基準にして、冬至−冬至間を24個に分けます。それが二十四節気で、大寒とか立春とか、ああいったやつです。それらは中と節という二種類に分類されていて、中と節は交互に並んでいます。最初の冬至を中、次の小寒を節、その次の大寒を中、その次の立春を節・・・

とこんな感じで“二十四節気”が決まるのですが、そのうち“中”に当たる節気は地球の1周期(約365.26日)を12等分した約30.4日ごとに来ることになります。そこで、旧暦では冬至のある月を11月とし、二十四節気の“中”ごとに月名を付けていきました。

ただ、月の周期は約29.5日ですので節気の“中”の間隔よりも月の長さの方が短く、ある程度すると、“中”と“中”の間にすっぽり月が入り、“中”にあたる節気がない月が現れるんです。


閏月














たとえば、ある月の30日が“中”だとすると、次の“中”は翌々月の1日になってしまいますよね。そうすると、その間の月には“中”がなくなります。

“中”基準に月名が決まるとすれば、その間の月には月名がなくなってしまいます。

それを閏月としたんです。


ちなみに、月の周期と中の周期には約0.9日の差があるわけですから、単純計算で、月の周期において33〜34周期ごとに“中”のない月があることになります。


なんか、頑張ってますよね。


さらに、二十四節気の決め方は最初は単純に冬至−冬至間を24等分していたそうですが、この方法だと、地球の公転軌道が楕円で公転速度が変化するため、冬至を基準に固定すると、春分や夏至といった“太陽を基準にした節気”が実際の太陽の動きと一致しなくなるんです。

夏至の日よりも太陽が高い日が出来てしまうんです。

そこで、太陽の位置を基準にして新しく二十四節気を設定しているのが今の二十四節気なのですが、そうすると、節気の“中”の間隔が月の周期よりも短いところがあって、“中”が2回ある月が出来てしまうそうです・・・2回あるということは、月名の基準が合わなくなるということ、つまり、月名がずれるということです。次の月からの命名がおかしくなるんです。

あまり詳しく調べていないのでこの問題への対処法とかは私は分かりませんが、とりあえず、どちらにしても困った状況になるようです。



※過去に書いた似たような題材の記事
1月1日が今の位置にある由来
夏が冬より暑い理由
時間の定義
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2006年06月11日

メルカトル図法の目的と面積

※メルカトル図法の面積や正角性の説明だけをした記事がここにあります。


メルカトル図法と言う地図の種類は中学校の社会で習ったと思います。

メルカトルは16世紀の地図屋さんで、彼が開発したメルカトル図法は地図製作の歴史の中でも最も重要な地図投影法の一つです。

現在使われている世界全図はミラー図法のものが多く、メルカトル図法ではないのですが、メルカトル図法と同じ円筒図法によるものです。


世界地図(ミラー図法)
















中学校の社会で習ったと思いますが、メルカトル図法では高緯度地域ほど面積が大きくなります。これは、メルカトル図法が面積以外のあるものを正確に表記するための図法だからです。

ちなみに、ミラー図法はメルカトル図法を現代版に改良したものですが、たぶん、16世紀では役に立たないものです。

そのあたりもふくめ、今回はメルカトル図法の長所と短所について簡単に説明します。ちょっと長ったらしい説明になっていますが、難しいところはないと思います。続きを読む
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2006年05月28日

化石の不幸

前にも書いた気がしますが、何となく思い出したんで書いてみます。

化石って、結構たくさんあるようですが、それは、生命が誕生して40億年ほど経っているからで、実際のところ、化石なんてそう簡単には出来ないんですよね。

生態系は極めて効率よく組まれていて、死骸は必ず誰かの糧になるように出来ています。

骨すら食べられてしまうんです。

テレビでよく出てくるアフリカのサバンナなどには、あれだけ沢山の生き物がいますが、骨なんて殆ど見当たりませんよね。

生まれたら、必ず死ぬはずなのに、その後は殆どないんです。

ゾウなんかの骨があったらすぐに分かりますよね。

勿論、現地には言ったことはないですが、テレビの映像を見た感じでは、骨なんて、誰かが食べているときにしか見当たりません。

まぁ実際全てがそうなわけではないのですが、微生物などの働きによって、基本的に、骨まで分解されます。

なので、普通は化石なんて出来ないんですよね。

化石と言うものは、極めて異常な存在なんです。

延々と続くさんご礁や、波で流されて集まった大量の貝殻の欠片のようなものでない限り、普通は化石化なんてしないはずです。

生態系はほぼ完璧に回っているようですので。


勿論、ほぼ完璧であって、完璧ではありません。


たとえば、局地的であれ地球規模であれ、大絶滅が生じた時などには、生態系のシステムは破綻して、上手く処理できず、化石化することがあります。

後は、深い泥の中など、無酸素状態で微生物も殆ど居ない環境に急激に追いやられた場合にも、化石化する可能性があります。

詳しくは知りませんが、こういう事から推測すると、化石は集中して見つかるものだと思います。


ただ、化石が現している状況というのが、異常な状態であることは忘れてはいけないと言えます。

化石が出来た状況と言うのは、決して生物としてありふれた状況ではないはずなんです。

周辺でバタバタ生き物が倒れていったり、あるいは、足を滑らせて深い泥の中に沈んでいったり・・・

私たちの感覚で言えば、不幸な状況なんです。


化石を見るときには、こういうことも考えることも必要だと思います。


化石というものは、通常考えられているように、“その生き物の生きた証”であるとともに、多くのものが、“その個体の死に様”なんですよね。

勿論、足跡の化石とか、卵の殻の化石とかは違いますけど、骨の化石と言うのは、あくまで死に様なんです。

しかも、異常な状況で迎えた死、人間の感覚で言うと、可哀想な死なのです。
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2006年02月13日

川はもう曲がらない

日本は山地から平地までをぎゅっと縮めてまとめたような地形をしているのですが、日本ではもう見られないものもあります。

たとえば、川です。続きを読む
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2006年02月06日

高さの定義A 準拠楕円体の変更

今回は地図の基準が変更された話をしたいと思います。高さとはちょっと関係ないですけど。

(前回の話から始めます。)

高さを定義するにあたって、0mの基準面を作る必要があります。

で、その基準面は気分的に海水面にしたいわけです。

しかも、高さというのは重力があるからあるものですので、重力が平均海水面と等しい面を高さの基準にしたわけです。

それをジオイドと呼びます。

でも、重力で決めると、地下に重いものが埋まってるところや、軽いものが埋まっているところだと凹凸が出来てしまいます

高さはジオイド面で決めてもいいのですが、形などはやはり綺麗な面でないと不都合なんです。

それで、地図を作る場合は楕円体に近似するんです。続きを読む
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2006年02月05日

高さの定義@ ジオイド

何回かに分けて高さの話をしたいと思います。

日本では正標高(標高)が用いられていますが、高さとして常に正標高が用いられているわけではないんです。正規高力学高といった高さもあります(他に正規正標高など)。続きを読む
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2006年01月17日

地球の自転軸の震え〜木村栄のZ項〜

100年以上前の話ですが、日本に木村栄(ヒサシ)という一人の学者がいました。

彼は、地球の自転軸の震えについて新しい理論を世界に提唱した、明治時代の科学者です。続きを読む
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2006年01月14日

惑星の旅〜PLANETARY JOURNEY〜

独立行政法人の科学技術振興機構の“惑星の旅”というHPがあります。

ここでは、CGや探査機によって撮影された実際の写真をナレーターが解説する形で惑星の紹介がされています。

BGMもかかっていて、博物館や科学館などでよく見られる映像展示のような感じのHPです。





HPより

人類の未知への好奇心をのせ、遠い惑星へ向かった無人探査機は、われわれの想像を絶する驚異の光景を目の当たりにしてきた。

『惑星の旅』は、探査機が捉えた200枚超の写真を映像化した壮大な記録である。

太陽系探査の到達点を体験する旅がいま始まる。

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2005年12月13日

アンモナイトとオウムガイ

アンモナイトオウムガイは殆どの人が知っていますよね。

あの、巻貝からイカが出てきたような生き物です。

アンモナイトとオウムガイって同じ仲間だと思われている方が多いようですが、アンモナイトはオウムガイよりもタコやイカに近い種です。

アンモナイトがオウムガイになったわけではないんです。

オウムガイはアンモナイトよりも原始的な形で、逆に、アンモナイトがオウムガイの先祖から分かれたものです。

オウムガイは捕食性が低く、小魚やエビ、魚の死骸などと食べ、足に吸盤がありません。動作も鈍いです。

それに対してアンモナイトは動作が機敏で捕食性が高く、結構大きな生き物も食べていたようです。

あと、殻の構造が少し異なり、アンモナイトの方がオウムガイよりも複雑な殻を持っていました。


古生代から中生代にかけてアンモナイトは世界中の浅い海に生息し、様々な形に進化していきましたが、オウムガイは深い海で細々と生きていました。

ところが、アンモナイトは恐竜の絶滅の頃に滅びてしまいました。

アンモナイトは浅い海に住んでいたため、寒冷化による海水面の低下に対応できなかったといわれています。

オウムガイとアンモナイトの子育ての違いが明暗を分けたという人もいるようです。



ただ、アンモナイトとオウムガイは違う種類ではありますが、大変よく似た殻の構造をしています。

オウムガイなどの殻は、巻貝やカタツムリのようなヤドカリの住める殻ではなく、殻は沢山の壁によって沢山の部屋に分かれていて、本体はその部屋の外側にあります。(一番外側の部屋に外側の壁がないと言ってもいいです)

(このHPに写真があります⇒国立科学博物館「アンモナイトはどのような生物だったか」)

つまり、殻の殆どの部分は空っぽで、本体があるのは端っこだけなんです。

その他の部屋の中には“気体”が入っています。

この気体が重要で、これが浮き袋のかわりをしています。



オウムガイを見たことがある方なら分かると思いますが、オウムガイは動きは凄く鈍いのですが、泳がなくても沈みません。(オウムガイは水を吐き出して泳ぎます)

殻の中の気体の浮力とオウムガイ(本体+殻:水より重い)の重さが綺麗につりあっていて沈まないんです。

しかも、その殻、ただの浮き袋ではないんです。

なんと、中の気体の体積が調節できるんです。



オウムガイは夜行性で、夜は水深150mくらいにいるのですが、昼間は水深300mくらいまで潜ります。

しかし、これ、泳いで上下するわけではないんです。

空っぽの殻の気体の部分を増やすことで浮き袋を膨らませて浮かんだり、逆に、機体の部分を小さくして沈んだりできるんです。(ただ、この調節のスピード以上にオウムガイは上下するそうで、他の機構がある可能性も高いそうです。)

その気体部分の調節方法ですが、それには体と壁越しで接している一番体側の部屋が重要です。

一番からだ側の部屋には体液が入っていて、体側と殻側の浸透圧の差を利用して(このしくみは知りません)その液体の量を調節することができるのです。

殻は変形しませんので、液体が減ると気体部分が増えます。気圧は下がりますが、たぶん、体液に溶け込んでいた気体が出てきたり、水が蒸発したりして圧力は保たれます・・・たぶんです。(化学は忘れたので正確ではないです。)


まぁ殻の気圧がどうであれ、殻の形が変わらなくて、内部の水分が減れば、気体部分が増えて、殻の浮力は増しますよね。

体の方でその分の水分を排出すれば体は浮き上がるんです。


こうやって、オウムガイは上下していると考えられています。

そして、アンモナイトの殻も同じ構造をしているので、同様の機構があったと考えられます。

オウムガイって見かけによらず結構凄いですよね。

潜水艦と同じような機能がついているんです。


余談ですが、オウムガイは英語でノーチラス(語源は船乗り)といいます。潜水艦の名前によく使われていますよね。

ナポレオンの世界初の実用的な潜水艦やアメリカの世界初の原子力潜水艦もノーチラス号だったそうです。

ナポレオンのノーチラス号が『海底二万マイル』のノーチラス号の由来で、『海底二万マイル』のノーチラス号が、アメリカの原潜ノーチラス号の由来だとか・・・(本当かどうかは知りません)

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2005年12月12日

地球の中心から離れる川

川は山から“下って”海に流れこみますよね。

ただ、この下るっていうのはあくまで“重力”的に下るんであって、地球の中心方向に向かっているとは限りません

地球から離れていっている、つまり、上流の山より河口の海の方が地球の中心から“遠い”ことがあるんです。


たとえば、地球が全部水のような理想的な楕円体の状態であれば、つぎの図のようになります。(楕円はかなり強調してあります。実際は殆ど球です)
重力と引力と遠心力



















地球には遠心力があるので地球の中心の方向には物は落ちません

私たちが真下だと思っている重力の方向には地球の中心はないんです。

万有引力は地球の中心方向に働くのですが、重力の方向とは一致しないんです。

重力と引力は同義で用いることが多いのですが、このような遠心力を考える場合は、引力は“物体同士が引き合う力”、重力は“物体が受ける力”と考えます。


引力+遠心力=重力です。


私たちが“同じ高さ”だと感じているのはこの“重力”が等しい面、つまり、“引力と遠心力の合力”が等しい面です。




この遠心力の力によって地球は赤道側が広がった楕円体のような形をしています。

そのため、赤道の方が北極・南極より中心から遠いんです。

私たちが平らだと思っている面はこの楕円体のような面にあたります。

まぁ殆ど球ですけどね。

赤道〜中心:北極〜中心はだいたい300:299です。

でも、小さな私たちの感覚からすれば凄い違いになります。

赤道半径を少し少なめに6000kmとしても、北極と赤道の半径の差は20kmになります。


いわゆる標高は平均海水面と重力が等しい地点からの高さですので、基準は楕円体みたいな形をしているんです(地球の密度の影響で綺麗な楕円体ではないので楕円体みたいなと表現しています)。


そのため、赤道の方に流れる南北に長い川であれば上流が下流よりも地球に近いことがあるんです。



私たちの感覚を基準とすれば北極の海面も赤道の海面も0mなのですが、地球を物体としてみたら赤道と北極の差は20km以上です。



分かりにくかったなら次の図を見てください。青い矢印が川のつもりです。

点線の円は楕円と中心が等しく、川の始点から中心までの距離が半径の円です。

青い矢印は点線から外側に進んでいますよね。つまり、中心から離れているんです。

青い矢印が川のつもりです。

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2005年11月18日

気温と酸素の関係 : 1億年前の気温を調べる方法

1億年前、いったいどのくらいの気温だったのか・・・?

気温と生物は密接な関係があります。大量絶滅と地球の温暖化・寒冷化の時期は一致する場合が多いです。

そのため、過去の気温を知ることは古生物学の研究において大変重要です。

しかし、気温というものは直接地球に刻み込まれるものではないので、他のものから調べなければなりません。

その気温を知る重要な方法の一つに、酸素の同位体の比を調べるというものがあります。

海に住むある生物の化石の酸素を調べると、その化石となった生物が生きていた時代の気温が分かります

気温によって海水の酸素の同位体比が変化するからです。



酸素は2種類あって、中性子が8個のものと10個のものがあります。(陽子の数=原子の種類が等しくて中性子数が異なるものを同位体といいます)

片方が少し重いんです。

そのため、重い方の酸素で出来た水もほんの少し重くなります


このほんの少しの重さの差が、水の蒸発の際に影響します。

重い水は蒸発しにくいのです。

そのため、水蒸気や雲を形成している水滴には軽い方の水が多く含まれます。

雨や雪として降って来るものは海の水よりも少し軽いんです。


このというのがポイントです。


寒冷化して、地表が雪や氷で覆われるようになる時、その“雪や氷”の多くは空から降ってきた物です。


そのため、地表には軽い酸素の水が濃縮されるのです。


これはすなわち、寒冷期に海に残っている水は、重い方に濃縮されていることを意味します。

そのため、海の水の酸素同位体比を調べれば、気温の変動が分かるんです。

まぁ理屈は簡単なのですが、問題は如何にして何万年、何百万年も前の水の酸素同位体比を調べるかということです。

その水が何かに取り込まれて、しかも、それが保存されていないとダメですよね。


それが、化石なんです。


化石は化石でも有孔虫という“を持った”小さな生物の化石です。

この有孔虫の殻は炭酸カルシウムCaCO3で出来ているのですが、この殻の材料に海水の酸素Oがあるんです。

そのため、有孔虫の化石の殻の酸素の同位体比を調べることで、当時の海水の酸素の同位体の比が分かります。


この有孔虫は寿命が短いため殻の成分は海水の影響を受けやすく、かなり昔から生息して、しかも、調べるのはなので化石にも残りやすいんです。




因みに、沖縄(?)の土産の“星砂”はある種の有孔虫の殻です。
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2005年11月16日

大西洋と太平洋の違い

ブッシュさんが京都に来ているとかで、警備用(?)ヘリコプターまで飛んでいました。

あのブッシュさんがすぐそこまで来ていたんですね・・・(大学と御所は1kmくらい。)

まぁでも、紅葉にはまだ少し早くて、今色づいているのはイチョウくらいですけどね。

そういえば、話は変わりますが、イチョウって生きた化石なんですよね。

イチョウ科に含まれる植物はあのイチョウだけですが、昔は20種近くあったそうです。

あと、ちょっと意外ですが、今のイチョウは本来、日本にはない木なんです。

まぁ本来ないとは言え、日本に来てからもう千年くらい経つんで、もう、日本にある木といっても・・・まぁでも、本家は中国、というか、世界中で中国にしかない木です、本来は。

今では日本はもとより、アメリカでもヨーロッパでも栽培されていますけど。

でも、種としては中国にしか生き残っていなかったそうです。


日本には平安時代頃に中国から持ち込まれ、それが今では日本中で“栽培”されています。

そして、17世紀辺りに長崎からヨーロッパに持ち込まれたようです。


うちの学部の構内のイチョウ並木も、結構綺麗に色づいていて、殆どの学生は見ていませんが、たまに観光客の方が写真を撮っています。


・・・と、いうか、本題です。

大西洋と太平洋の地殻としての違いって知っていますか?

大西洋より太平洋の方がお歳なんです。お歳というか、段階が進んでいるんです。

まぁ段階が上だから年齢も上だとは一概には言えないのですが。

太平洋の方が老いてる、とでもいいましょうか・・・大西洋はまだ若いんです。

まずはこの図を見てください。


活火山の分布












これは、活火山の分布図です。

分かりますよね。

太平洋の周りは火山帯なのに、大西洋の周りには殆ど火山がないんです。

これは、海(海洋地殻)の成長と深く関係します。

海洋地殻は一生懸命広がろうとしているのですが、最初のうちは大陸を押し進めて海洋地殻は広がっていくのですが、ある程度広がると大陸地殻が動かなくなって海洋地殻が大陸地殻の下にもぐりこんでいきます

海洋地殻が沈み込むと、その大陸地殻側には火山が出来るんです。

前にも話しましたが、大陸地殻上の火山の多くが海洋地殻の沈み込み帯のそばにあるのは、沈み込んだ海洋地殻が溶けて上昇してきたものが火山となるからです。


海、つまり、海洋地殻は、海嶺というプレートの裂け目、というか、プレートが生まれてくる場所からできます。

最初は大陸を分断したりして海を形成し、そのまま大西洋のように広がり続けて海を拡大していくのですが、ある程度広がると、太平洋のように大陸の下に沈み込み始めます。

そして、そのまま沈み込んでいるうちに、段々大陸同士が近付いてきて、プレートを作っている海嶺までが大陸の下に潜り込んでしまいます。

そして、他の海嶺が押すままに大陸同士が近付いていき、衝突する(=海が消滅する)ことになります

今の状態から見ると、大西洋が拡大し、太平洋が縮小、いつかはアメリカ大陸とユーラシア大陸がぶつかることになるかもしれません。




※火山の分布と地震の分布
コメントで地震の分布と沈み込み帯の関連を質問されたので、気象庁のHPからM4.0以上の地震の分布の図を借りてきました。
M4.0以上の地震の分布(1990〜2000)


















図を見たら分かるとおり、大西洋岸では地震は基本的に起きません。

また、海洋の大陸から離れた部分にある地震分布のラインは海嶺で、ヒマラヤ〜チベット高原あたりの地震の分布はインド亜大陸とユーラシア大陸の衝突によるものです。アラビア半島の付け根や地中海東部の地震の分布も同様に大陸(アラビア半島・アフリカ大陸)と大陸(ユーラシア大陸)の衝突による地震です。


あと、これは現在のプレートの配置とその動きです。気象庁の同じHPから借りてきたものです。

『海嶺』や『海溝』の字が見にくくて、大きな図になってしまいました。大きくして見てください。

プレート図
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2005年11月04日

地下鉄工事と酸欠

地形学の講義の雑談で教官が話していたんですが、土地によっては地下鉄などの工事において酸欠を充分注意しなければならない場所があるそうです。

そこは、2価の鉄の酸化物が多く含まれている場所です。

本来は酸素が届きにくい場所にある地下の酸化鉄(U)層を掘ると、2価の酸化鉄が酸素を吸収して3価の酸化鉄になるそうです。つまり、酸素が減るんです。

通常の換気では酸欠になる可能性があり、そういう地層を掘る場合は換気をより多く行わないといけないのです。

二価の鉄の酸化物は青色や緑色をしていますが、三価になると赤っぽくなります。いわゆる赤土の赤はこの酸化鉄の赤です。
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2005年10月26日

鉄鉱石と生物誕生

ガン遺伝子の話が思いのほか面白くなかったので、鉄鉱石の話をしたいと思います。

今人類が使っている鉄は鉄鉱石から製錬しているのですが、その鉄鉱石を作ったのは、実は、生物なんです。

まぁ有名な話なので知っている人も多いかもしれませんが、最初に聞いたときにはちょっと驚きますよね。

本当に生物が作ったといえるんです。



その理由は原始地球の大気にあります。

今の大気と何が違うかというと、酸素がなかったのです。

酸素のない地球では鉄は酸化されずに単体の状態で動きます。酸性雨に当たってイオン化し、海に流れ込みます。また、海の中で海底火山から鉄が供給されることもあったでしょう。

そのため、原始地球の海には大量の鉄イオンが溶け込んでいたんです。

その中で生物が誕生します。

最初の頃の生物には酸素は不要でした。むしろ、毒だったといわれています。それなのに、なぜ酸素を吐くことが出来たかというと、周りに鉄イオンが大量にあったからです。

生物から酸素が海水中にはき出されると周辺の鉄と反応し酸化鉄を生じて海底に沈殿していくのです。つまり、鉄イオンが海水を“浄化”していたんです。

そうして、鉄鉱石の層が出来るんです。

しかも、鉄鉱石の層の中の酸化鉄の純度が規則的に変化しているんです。縞状鉄鋼層と呼ばれています。これは、“昼と夜の酸素供給の差”が蓄積したものだと考えられています。

昼は光合成により酸素が沢山供給されていて大量の酸化鉄が沈殿していくのですが、夜になると酸素の供給が止まり、そのほかの不純物ばかりが降り積もっていくのです。それの繰り返しによって層状の構造が出来るのです。

最古の縞状鉄鉱層は38億年前なのですが、そのころの生物は酸素を排出する段階にはなかったといわれています。そのため、この縞状鉄鉱層は何らかの化学変化によるものだといわれています。(まだよくわかっていないみたいです)

ただ、35億年前頃には光合成を行う生物、シアノバクテリア(藍藻)が生まれていた証拠が残っています。

その証拠は藍藻の作るストロマトライトと呼ばれる岩石です。

藍藻は糸状などの構造をしていて、夜間は活動を停止して表面から粘液を出して泥などを固定します。そのあと、昼になると再び泥から顔を出して活動を再開します。

これは一年で0.5mm〜数mm程度くらいずつ高くなっていったと計算されています。

まぁ数百年〜数千年で1mくらいです。

高さにも限界があるのでそこまで高くはならないのですが、千年くらいで1mですので、地球の年齢から考えると、結構速いといえます。


っと、話が変わってしまいましたが、とりあえず、鉄鉱石は生物の光合成によって生じた酸素によって鉄イオンが酸化して海底に沈殿したものなんです。殆どが。

勿論、地球の核は鉄で出来ていますので、地殻運動などで鉄が地表に現れることはよくあります。しかし、鉄鉱石の量は莫大で比べ物になりません。


鉄鉱石の消費量は年間10億トンと言われていますが、鉄鉱石の埋蔵量は今の消費量の100万年分くらいといわれているそうです。ただ、多くは“海底”なのでなかなか取り出せないみたいです。
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2005年10月18日

日本は隕石の大量保有国

日本の隕石保有数は世界最多といわれています。最近はアメリカに抜かれたとか抜かれないとか言われていますが、それでもそのほかの国に比べれば圧倒的に多いんです。

だいたい、1万7千個くらいだそうです。でも、日本国内で見つかった隕石は50個くらい・・・殆どが国外です。

別に、バブル期にお金で買ったわけではありません。

南極で見つけたんです。


日本は、1980年ごろ、世界で始めて南極で隕石を見つけました。そして、調子に乗ってソリであちこち回って集めているうちに世界一になったそうです。

ただ、日本の真似をしてその数年後からアメリカが収集しはじめ、最近では無人の探査機まで用いて集めまくっているそうです。また、近年は中国も頑張って集めているとか・・・。

とはいえ、南極は世界で最も隕石が見つかっている場所なんです。

でも、南極に隕石が落ちやすいわけではありません。

一番の理由は、一面が雪(or氷)であることです。雪の上だと色のある隕石は凄く目立つんです。他の大陸だと普通の石と見分けがつきません。砂漠などでは比較的見つけやすいそうですが、森林とかだと見つけるのはかなり困難です。

また、南極の隕石は山の付近でよく見つかります。それは、南極の氷の対流が原因のようです。南極の氷は長い時間をかけて対流していて、隕石も一緒に流れます。ただ、隕石は氷と違い引っかかりやすいので、南極の中央に走る山脈など、大きく突き出した部分に引っかかってしまうんです。それで、狭い範囲で沢山の隕石が見つかるんです。


まぁ日本はそれを最初に見つけたんです。でも、国土の狭い日本が隕石を大量に保有しているのは何となく面白いですね。

因みに、国内に落ちた隕石は博物館に保管されたり神社の御神体になったりしていて研究には使えないそうですが、南極で拾ってきたものは極地研という国の研究機関の管轄になるので、申請すれば研究用に入手できるそうです。
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2005年10月14日

夏が冬より暑い理由

昨日、生命の痕跡について書いたので、今日は体内の同位体の話をするつもりでしたが、ちょっとあることを思い出したので、それについて書きたいと思います。

何故、夏の方が暑いのか、です。


小さい頃、この質問を親に聞いた方も多いと思います。でも、結構、適当に答える親が多いんです・・・。

夏の方が太陽が近いのよ』とか・・・典型的な誤答です。

いや、むしろ、夏の方が太陽は遠いですよ、北半球では。

それに、太陽との距離だと『じゃ、何で北極は寒いの?』という質問に答えられません。『太陽から遠いから』ですか?

まぁ気温に関しては、簡単に分かるものじゃないんですが、子供への答えになるくらいの説明はあります。


まず、太陽との距離が、「夏が暑い」説明にならないことを説明します。

地球は太陽の周りを円に近い楕円軌道で回っています。一番近い時と一番遠い時の差はだいたい1〜2%くらいです。

まぁでも、太陽と地球の距離は平均で約1億4960万kmで、数字だけで表すと149,600,000kmです。
ここで、地球の赤道半径は6,378kmですから、だいたい、地球の公転軌道半径は地球の半径の約2.3万倍です。とりあえず、百分率(%)のレベルじゃないです。

つまり、地球が最も太陽に近付き、公転軌道が1%内側にずれると、約150万km内側=地球約117個分内側になるんです。

で、地球が一番太陽に近付くのは、1月です。日本では冬ですね。

太陽に地球117個分近くても寒いんです。

これだけ太陽までの距離が変動しているので、太陽までの距離で気温が決まるなら、地球のどこでも同じ季節ですよね・・・常夏とかいう地域がある様に、場所によっては年間通じて殆ど気温が変わらないところもあるんです。それを考えれば、太陽までの距離とか、全然関係ないですよね。


まぁ距離と関係ないことは分かると思いますが、いざそれを説明しろとなると、ちょっと困ります。熱源は基本的に太陽しかないので太陽が鍵だということは分かると思います。

まぁ熱は拡散したり残ったりするので、一瞬の現象で説明するのは困難です。でも、厳密さにはかけますが、間違ってはいない、とても簡単な説明があります。子供に聞かれたら、こう答えてください。


『夏が暑いのは、昼が暑いのと同じ。』


考えてもみてください。何で夕方は涼しいんですか?太陽は同じ丸い太陽なのに、昼より夕方の方が涼しいんです。
勿論、夕方は昼の熱を未だ残していますので朝に比べれば暑いかもしれませんが、昼から夕方にかけて気温は下がります。晴れていれば最高気温はだいたい2時ごろで、それ以降は気温が下がります。太陽は出ているのに気温は下がるんです。

そして、その理由は、『太陽の角度です。

冬と夏の太陽の大きな違いは、太陽の角度です。北緯35度(京都市や静岡市くらい)の場所では、太陽は、冬至の頃は地表から30°くらいにしか上がりませんが、夏至の頃は80°近くまで太陽は上るんです。

この大きな角度の差が重要なんです。

その説明には太陽の代わりに懐中電灯を使ったら良いと思います。
懐中電灯で地面を照らす時、懐中電灯を真上から垂直に照らした時と、斜めから照らした時で、どちらが円(楕円)の中が明るいですか?勿論、垂直に照らした時ですよね。斜めから照らすと、地面には楕円形の光の円が出来ます。それは垂直に降ろしたものよりも面積が大きく、全体的に暗くなっているはずです。
地表から30°の傾きだと、光の面積は2倍になります。つまり、その中の一点だけを見ると、光は半分しか来ていないのです。また、大気を通る距離が斜めの方が長くなり光が散乱されたりもします。

光が少ないので熱も少ないのです。ただ、これだけです。

これが、夏が冬より、昼が夕より、赤道が北極より暑い理由です。

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2005年10月13日

生物の痕跡〜生命がいると世界が乱れる〜

今回は少しだけ生物です。生物の痕跡って大きな生物なら分かりやすいですが、小さなもの、特に初期の生物の痕跡は良くわかりません。その存在を決定付ける生物の痕跡があります。今回はその話です。


そういや、前の記事で書き忘れたことがあります。この記事とは全く関係ないですけど・・・

放射性元素は決められたペースで減っていきます。決められたペースといっても“毎秒何個”ではなく、“毎秒何%”です。放射性元素が崩壊するのは“確率”なんです。その半分になる時間を半減期といいます。これはその元素固有の数値です。半減期はコンマ数秒のものや数億年のものなど色々あります。

前から半減期は知っていたんですが、最近久々に半減期に出会って、次のような当たり前のことに気づきました。

『半減期が5000年ということは、5000年前には倍あったのか・・・』

つまり、昔になればなるほど放射性元素は沢山あったということです。ということは、それだけ沢山崩壊していて、放射線を出して地球を温めていたんです。

まぁ当たり前のことなんですけど、こんなことに気付いていなかったんです。まぁテキストにはこんなこと普通載ってないですけど。
でも、思いついたときは、面白かったです。



まぁ、生命の痕跡とは関係ありません。

では、『生命の痕跡』についてです。

初期の生命の痕跡らしいものの中に、人が見ても痕跡には見えない痕跡があります。

それは、同位体です。

また、同位体です。今週は同位体週間ですね・・・またあと一つ同位体について書く予定です。その話も生物系の話です。今回はその前置きみたいな話です。まぁ今回は地学関連ですけど。


生物は炭素で出来ています。二酸化炭素などから炭素を取り込んで自分の体を作るんです。それは体内の酵素で行われるのですが、酵素は大変敏感で、同位体を微妙に区別するんです。勿論、極端に差をつけるわけではないです。ほんのちょっとだけ多く、軽い炭素を取り込んだりするんです。

つまり、痕跡とは『同位体比が崩れた場所』です。(同位体については『地球の年齢』に説明があります。)

人間の目では中性子の差なんて分かりませんから、見ただけではなかなか分からないのですが、分析してみると、『地球共通』のはずの同位体比が、その場所では崩れているんです。

これが生物がいた痕跡なんです。
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地球の年齢 (番外) 放射年代測定の計算

『地球の年齢』も最後の番外編(計算)です。概要と計算式があります。ちょっと頑張りました。

放射年代測定の概略
放射年代測定とは放射性元素の分裂が極めて正確な時間を刻むという性質を利用した年代測定法です。
ただ、A→Bと変化する放射性元素Aがあったとしても、Aを含む岩石中に最初からBが存在していた可能性もあります。つまり、現在のAとBの比だけでは年代を求めることが出来ないのです。

しかし、最初にBがどのくらいあったのかはデータから直接はわかりません。

そこで登場するのが『同位体比』の利用です。

昨日のブログでも書きましたが、それに気づいた時、私は『卑怯だ』と思いました。

『同じ時であれば、同位体比はいかなる場所においても一定である』という条件を使うんです。

因みに、同位体とは、陽子数が同じで中性子数が異なるものです。

原子は中心に陽子と中性子で出来た核があり、その周りに電子があります。物質の性質は陽子の数によって決まり、中性子の数が違っても対して変化しません。その、中性子の数だけが違うものを同位体といいます。

全体的な性質は同じで、中性子の数が違うものをお互いに同位体というのです。

その同位体の存在比は地球のどこでも同じだそうです。その理由は私は知りません。でも、どこでも同じそうです。

ただ、それが放射年代測定の鍵になるのです。

放射年代測定の式はあとで載せますが、式と未知数の関係から一つのデータからでは求めることが出来ません。それで、同じ岩石中から2つ以上のデータを採取しなくてはならないのです。

これが出来るのが、あの卑怯な条件のお陰なんです。

つまり、Bとその安定で量の変化もない同位体B’の比は同じ時代において等しいのです。しかし、A→Bと崩壊するAは岩石中に偏在することができるのです。つまり、別の場所においてはAとBの比はランダムになりますが、BとB’の比はどこでも一定なんです。

ちょっと、卑怯っぽくないですか?

同位体は偏在できないのに違う元素なら偏在できるんです。そうなると、何で同位体比は一定なのかって言う疑問が当然出てきます。でも、私はそれの理由を知らないんです。ですから、『卑怯』っぽく感じたんです。納得できない条件を使われたので。

まぁこれを使えばすんなり解けます。

言葉で説明するのは難しいので、数式で書いちゃいます。高校物理・高校数学程度の知識が少しだけ必要です。

画像として挿入してるんで、ちょっと大きさが変になっていますが、気にしないでください。あと、計算ミスがあるかもしれないのでそのときは指摘してください。

では、計算を読みたい方はどうぞ。


放射年代測定 計算式
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2005年10月12日

地球の年齢V 放射年代測定A

『地球の年齢』は長くなったので、『地球の年齢T・U・V+番外(放射年代測定計算)』の4つに分けます。

放射年代測定の二つ目の記事です。

まぁ放射年代測定まで来るにはかなり時間がかかったようです。放射年代測定が発明されるまでの年代測定を簡単に紹介したいと思います。

16世紀までは様々な方法で聖書による天地創造の時期の計算が行われていました。しかし、その後の17世紀には、デカルト、ニュートン、ライプニッツ、フックなどが現れて、地球の形成や生命の誕生・歴史は、聖書のような6日間で出来るものではない、と地球の歴史を聖書と結びつけるのを戒めるようになります。科学の台頭です。

そして、18世紀になると、物理学的に(融解した金属鉄の冷却過程など)、地質学的に(化石の形成など)様々な議論がなされ、様々な『地球の年齢』が計算されました。でも、だいたい数万年〜数億年だったみたいです。

19世紀にはダーウィンが生まれ、進化論を展開し、自然淘汰の原則から、『生命の歴史は極めて長い』と主張します。まぁダーウィンはかなり計算ミスをしていて、あまり信じてもらえなかったみたいですけど・・・。

ただ、どの方法も計算方法が曖昧で、正確な値を出せるものではありませんでした。ダーウィンも『今は、地球の年齢を測定するに充分な、宇宙や地球の内部構造についての知識が今はない。』と認めています。

しかし、ダーウィンの死んで十数年後、1890年代、とうとう、年代測定の救世主が発見されます。

放射能をもつ物質の発見です。

最初は、何もしなくても写真板を感光させる『不思議な光』を発するウランであったり、同様の性質を持つ物質が、水に入れるだけで同じ重さの水を一時間で0度から100度まで熱する『脅威の物質』(ラジウム)であることが分かったりしました。

その後、放射能は様々な物質から発見されます。この放射能を持つ放射性元素が今の地球の年齢測定の道具となるのです。

この放射性元素が最初にもたらした年代測定への影響は『熱』でした。

それまでの多くの科学者が『地球の冷め方』で地球の年代を測定しようとしていました。しかし、放射性元素は「熱を生じさせる」のです。勿論、岩石への含有量はわずかですが、それが地球全体に分布していると考えるとかなりの影響になります。それにより、『地球の温度は長い間そこまで変わっていないのではないか』という考え方が生まれたのです。

まぁ実際に年代測定の鍵になったのは、そこではないのですけどね。その仮設を否定するには充分でした。




放射性元素とは、簡単に言えば、「放射線を発して別の元素に変わる元素」です。放射線はその元素同士のエネルギーの差の部分が放出されたものです。

まぁ100のエネルギーを持っていた元素が、ちょっと不安定で、一部が崩壊して、エネルギーが80の状態の元素に変わるのです。そのエネルギーの差の20が放射線として飛び出てくるのです。

しかも、放射性元素はその元素によって決まったペースで崩壊していきます。そのため、物質中の、放射性元素とそれから出来る元素の比で、岩石が出来た時期が分かるのです。

まぁ当然、『試料が一つだけなら分からないのではないか』と疑問に思うでしょう。でも、それはかなり卑怯な条件で解決しちゃいます。それについては次回に(すみません・・・時間がないもんで)。


話を戻します。放射性元素で年代が測定できることは分かったのですが、まだ問題がありました。
放射性元素は、岩石に微量しか含まれていないため、初期の実験ではなかなか正確な値は出すことができなかったのです。更に、同じ元素でも(中性子の数の違いから)放射能のある種類とない種類があり、それの識別はもっと困難でした。

その技術が確立したのが1930年代で、そのころから岩石の年代測定が活発になります。

その結果、最古の岩石は『35億年』という計算結果が出ました。(現在は40億年前の石も発見されています)

ただ、やはり、『岩石の年齢=地球の年齢』ではありません。

先ほど話したとおり、岩石の年代からでは地球の年齢は測れませんでした。


そこで、地球ではなく、他のものから計る必要が出てきたのです。

そこで月の石(←アメリカが持って帰ってきたもの)や微惑星(⇒隕石)から年代を計り、年代を測定することになったのです。


実はもう一つ別の方法がある(鉛鉱床の利用)のですが、説明が面倒なのでこれくらいで勘弁してください。





さっき、「卑怯な条件は次回に」と言いましたが、放射年代測定の計算方法について少し書こうと思います。ただ、これの説明には私の能力では数式が不可欠なので、次回に回します。



『放射年代測定@』も愚痴で始まりましたが、『放射年代測定A』は愚痴で終わらせてもらいます・・・すみません。


この、放射年代測定、授業では超おざなりな説明しかなくて、はっきり言って私は最初「こんなの無理だ」と思いました。先ほど話したとおり、「卑怯な条件」の説明がなかったんです。

質問しても「場所によって含有率が違うんだよ〜」と、答えにならない説明しかなくて・・・でも、その条件があるだけですんなり解けるんです。

自分で式を立てながら、それに気づいた時は、正直『卑怯だ』と思いましたね・・・でも、確かにそのことを昔習った記憶があります。

というか、そこ説明してよ、教官・・・って気持ちでした。

その卑怯な内容はまた次回に・・・別にもったいぶってるわけじゃないですよ、書くのが面倒なだけです。
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地球の年齢U 放射年代測定@

『地球の年齢』は長くなったので、『地球の年齢T・U・V+番外(放射年代測定計算)』の4つに分けます。

放射年代測定の一つ目の記事です。

生物学方面に進んでぶつかった思いがけない壁があります。『画力の壁』です。
私、絵が苦手なんです・・・描こうと思えば(色をつけなければ)ある程度は描けるみたいなのですが、それには他の人以上の時間がかかってしまいます。私には忍耐力がないのでなかなか厳しいのです。

今日は、思いがけなく頑張って、3時間半かけて一匹のセミ(表・裏)をスケッチしました。
終わったのは最後から二番目・・・45人中44番です。素晴らしく遅いです・・・。
指導にあたったTAは『僕ならこれに150点あげるよ』と言ってくれましたが、その半分は努力点だと思います。

授業に来ていなかった教官が見たら努力点は考慮されないので・・・まぁ私にしては上出来ですけど。

愚痴はこれくらいに、今日は放射年代測定の話です。


『地球の生まれた時期』とか書いていますが、実は、これでは正確な地球の年齢は測れません。

冒頭からタイトルを否定しちゃってすいません・・・。

なぜ地球の年齢が測れないのかというと、一番の問題は『どこから地球か』ということです。

何十年か前までは『地球は太陽の分裂したものである』という説もあったのですが、今では『微惑星の衝突が繰り返されることによって形成された』ということになっています。

つまり、どのくらいの大きさになった時から『地球』なのか、ということです。その過程は今では分からないのです。そのため、地球の生まれた瞬間というものを定義しようがなく、約〜年という風にしか求められません。

まぁ、だいたいの年代なら求められるということです。ただ、地球にはちょっとした事情(→後述)があって、地球の誕生時期に対して放射年代測定を適応することはできません。


答えを言っちゃいますが、地球の年齢は、“太陽系に今でも残った微惑星”の一種から求めます。

つまり、微惑星誕生≒地球の誕生とみなしちゃうのです。

当然ここで出てくる疑問は、『微惑星の年齢は分かるのに何故地球の年齢は分からないのか』ということです。

これには放射年代測定の限界が見えます。

なぜなら、地球上では、放射年代測定は『凝固した岩石』にのみ有効なのです。

まぁ詳しく説明しても分かりにくくなるだけなので簡単に説明しちゃいます。

『物質の出入りがなくならないと放射年代測定はできない』というのが理由です。

つまり、地球全体で考えると、地下深くのマントルでは物質が対流していますので、ある区域の岩石についても物質が出入りしていて、“元素の比”を見比べる放射年代測定では年代を求めることができないのです。

まぁ地球全体で計算すれば求められますが・・・これはちょっと無理です。ですから、対流から外れ、固まった岩石は元素比が保存されますので年代が分かるんです。(なぜ元素比から分かるかは後述)

しかし、微惑星なら話は別です。微惑星は出来てから今までずっと固まっていたと考えられるのです。

そして、『微惑星の年齢>地球の年齢』として、地球が“何歳以下”であるかが分かります。


そして、次に月の年齢を調べます。

月は地球と違って核が存在しないことが分かっています。これは月の回り方から、月には流動性のある核が存在しない(または凄く小さい)ということが分かるのです。

そうすると、なんと、月の年齢≒微惑星の年齢だったのです。

つまり、微惑星が月サイズになるまで、もしくは、月が地球から分離するまで(←こっちが主流の説)、殆ど時間がかからなかったということになるのです。

まぁ殆どといっても、誤差は±1億年って所ですけど・・・。

とはいえ、地球が46億年±1億年で出来たのは確かなようです。



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2005年10月11日

地球の年齢T 聖書における地球の年齢

『地球の年齢』は長くなったので、『地球の年齢T・U・V+番外(放射年代測定計算)』の4つに分けます。

紀元前5500年だと主張する人たちがいます。

この科学の発達した時代にも、それを受け入れずに、今でも宗教の聖典を優先する人たちがいるんですね・・・まぁ科学も宗教みたいなものですから、それはそれでいいと思います。別に無理に主張するほどのことでもありません。地球がいつ出来ようが、今の生活には関係ないですから。

とりあえず私は『科学を信じている』といい切れますね。あまり良いことではないですが、科学が言うことは無意識に信じてしまいます。まぁ科学の多くは独自で調べようもないんですけど。

自分で調べたわけではないですが、科学の“聖典”では、一応、地球は46億年前に出来たといわれています。地球の表面にも40億年前の石があったそうです。

とはいえ、この46億年という数字も、やっと半世紀前に計算されたばかりです。ほんの百年で地球の寿命の計算値は10倍になったそうです。そのくらい、地球の寿命を調べるのは大変だったようです。


でも、ある方法で聖書の地球誕生の年代を逆算すると、だいたい紀元前5500年あたりの『土曜日』になるそうです。創世記ってやつですね。
まぁなんか、聖書には具体的な数字はあまり載っていないらしく、その逆算値も結構ゆれていたそうです。イギリスの聖書には17世紀あたりから長い間、『天地創造は紀元前4004年10月22日土曜日午後6時』だと書かれていたそうです。

科学の世界では創世記の地球誕生は否定されていますが、科学のないキリスト教世界では聖書が全てです。ただ、それでも人間はこの地球が出来た時期が知りたくて、昔から、天地創造の時期の計算は何度も行われていたそうです。

ただ、彼らに衝撃を与えたのは、全世界へ送り出した宣教師の言葉でした。

世界には、ヨーロッパよりも古い歴史を持つ国が幾つもあったのです。そこの歴史書と聖書を見比べると一致しない点が幾つも見つかりました。たとえば、『ノアの洪水』は『中国最初の皇帝即位(夏王朝)』より後なのに、中国には洪水の伝説がなかったのです。

聖書が完璧ではないことを宣教師がヨーロッパに伝えたんです。ちょっとした皮肉ですね。


ここまでが前半です。後半は科学の進歩による地球の年齢の測定についてです。放射性元素の話を書く予定です。今日は疲れたのでこれくらいで・・・。
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2005年10月08日

ヒマラヤと日本列島の違い

世界最高峰エベレストのあるヒマラヤと海底8000mの日本海溝をもつ日本列島。

その高低差はともに約9000m。長さも約2000m。

大変よく似た形をしているのですが、違うところもあります。

たとえば、ヒマラヤには火山がありません。また、インドーヒマラヤは太平洋ー日本と似ているのですが、ヒマラヤの先にはチベット高原という高度5000mを越える広大な高原が広がります。

この違いは、両者の出来方の違いによります。

ヒマラヤは大陸−大陸の衝突、日本列島は大陸−海洋の衝突で出来た為です。

簡単な図で描くと次のような感じです。

プレートの衝突上を『衝突型』、下を『コルディエラ型』と言います。コルディエラとは山脈ということらしいです(スペイン語?)。
ただ、日本列島はコルディエラ型とは別に分類にされる『島弧型』で少し違いますが、基本は同じです。



以前書きましたが、大陸地殻は軽く厚く、海洋地殻は重く薄いんです。
そのため、大陸同士の衝突の場合は軽いもの同士が重なって行くのに対し、大陸地殻と海洋地殻の衝突の場合は重い海洋地殻はマントルの中へ沈みこんでいきます。

ヒマラヤの背後に広がるチベット高原は二枚の大陸地殻が重なることによって出来たものなのです。
また、火山の元になるマグマはこの沈み込んだ海洋プレートが溶けて浮上したものだといわれています。そのため、沈み込みのある大陸地殻−海洋地殻間の衝突地帯の大陸側には火山が出来るのです。


因みに、地球上で最も高低差のある場所はアンデス山脈−チリ海溝らしいです。高低差は14000m(アンデス山脈:6000m〜 チリ海溝:8000m)。正真正銘のコルディエラ型です。

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2005年10月04日

日食と丸い月

一日5コマ授業。朝八時半から夕方の6時まで授業です。
でも、きっと耐えられないので、お昼休みにご飯を食べに帰宅してます。これって結構気力維持に有効なんですよね。なんか1回帰るだけでほっとするというか、午後一限目が凄く楽になります。

でも、こんなことしてると遅刻してしまいますね・・・


そういえば、ヨーロッパの方で日食が綺麗に見れたらしいですね。新聞に写真が載っていました。

ところで、太陽が欠けるのを見て『月って丸いんだなぁ』って思いますか?

思いませんよね・・・普通は。

でも、地球が丸い証拠として『月食でかける部分は丸いので地球は丸い』というものがあります。確かにそうだとは思いますが・・・ちょっと強すぎです。でも、一番分かりやすい証拠ではあります。

水平線に消えていく船は下の方から消えていく』とか、『緯度によって北極星の高度が違う』とかよりは丸さがより確かに表されています。


それを知っていると、太陽の写真を見ながら『月って丸いんだなぁ』と思えます。

ちょっと面白いです。
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2005年08月12日

測量における誤差の消去

この前の地学の実習で測量したのですが、そのレポート問題が『初めと終わりの標尺を同じものを使う理由』でした。


こう問題に出されれば30秒もかからない簡単な問題になってしまいますが、それを思いついた人はすごいと思います。

測量は2本の標尺(=大きな物差し)と計測器を用いて行います。二つの標尺の間に計測器を置いて、目盛りの差を読んでいくんです。

その差を合計して始点と終点の高度差は出します。


古い標尺だと、使う過程で接地部分をぶつけてちょっと誤差が生じてしまいます。メモリの差を読んでいくので、両方同じへこみ具合であれば問題ないのですが、そんなことはありえないので、ちょっとずれてしまうんです。

しかし、1回ごとには誤差は出てしまうのですが、2回すると誤差がなくなります。

つまり、こういうことです。(図はクリックして大きくして見て下さい。)

使い古された標尺の誤差を消去する方法

 片方の標尺が3だけへこんで、もう片方が2だけへこんでいるとします。
そうすると、目盛りの差を読んでいくと、±1の誤差が生じてしまうのです。
しかし、片方では増えて片方では減るので2回ごとに誤差は打ち消されることになります。つまり、最初と最後の標尺が同じであればいいのです。

図では簡単の為に傾斜が50で一定の坂道を使いました。


これによって、ぶつけてへこんでいた分の誤差は偶数回目においては打ち消されていることがわかります。もちろん、標尺をぶつけてしまったら計測は失敗します。しかし、次回以降の計測においてはその影響は小さくなりるのです。


ただ、これだけのことなのですが、これを0から思いつくのは結構難しいと思います。

まぁ多分、誤差が出ちゃって考えたんでしょうね・・・。

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2005年08月06日

山がゆがむ

実習最終日に100年前の地震計を見せてもらったのですが、すごかったです。電気を使わない地震計なのですが、かなり考えてあって興味を持ちました。
まだよくわからないことがあるので、ちょっと勉強して、京都に帰る前にもう一度火山研究所に行って見学させてもらう予定です。



その地震計の説明で、次のようなものがありました。
『地震計は、建物から切り離さなければならない。なぜなら、建物の振動を伝えてはいけないからだ。振動とは、建物内での振動もあるが、建物自体のゆがみもある。建物は、太陽によって曲げられている。太陽の方向の面は熱で膨張するからだ。晴れていれば、一日周期で傾きが生じる。』

さらにこう続きます。

『しかし、これは山についてもいえる。地震計のある山も太陽の熱でゆがんでいる。』

そのため、

『地震計の動きを見れば、その日が晴れていたかどうかがわかる』

そうです。


山ってゆがむんですね・・・。
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2005年08月02日

1000℃の空

『上空400kmでは、気温は1000度です。』

え?

って思いますよね。(私は思いました)

でも、暑くはないそうです。

問題は、『温度とは何か』と言うことです。

高校物理では、温度の定義は『気体分子の平均運動エネルギー』だったと思います。
これは“一粒の気体分子”の平均運動エネルギーであって、気体分子の数は考慮しません。“平均”です。

温度と言うものは本当に感覚では測れないものなんですね。

以前、熱湯とサウナの話で、物質・状態による熱伝導性の違いを紹介しましたが、今回は密度による熱伝導性の変化です。(まぁ水と空気に関しても密度の違いということもできます)
これは水と空気の熱伝導性の違いともつながるのですが、空気が薄くなると、体積当りの熱伝導性が下がり、いくら温度が高くても熱く感じないのです。

ですから、1000℃の空においても、暑さは感じないでしょう(まぁ生きていけませんけど)

因みに、気体分子を1000度まで加速しているのは、紫外線などの太陽光です。薄い空気が紫外線を吸収して温まっているのです。

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2005年08月01日

海の下と陸の下の違い

海の下も陸の下も変わらないのではないかと思いますが、実は全然違うそうです。

地殻という地球表面を形成している部分は大陸の下では30kmもありますが、海の下では5kmくらいしかないそうです。
これはその密度と大きく関係があります。大陸地殻と海洋地殻ではの成分が異なり、密度が全然違うそうです。海洋地殻は重く、大陸地殻は軽いのです。
海洋地殻は比較的重いので、地殻の下の重いマントル層へ沈み込みが生じることがあるのですが、大陸地殻は軽いのでマントル層への沈み込みは殆ど生じないそうです。
(密度:大陸=2700kg/m3、海=3000kg/m3、マントル=3200kg/m3)

そのため、海洋地殻の岩石は最も古いものでも2億年程度なのに、大陸地殻の岩石では最も古いもので38億年前のものも見つかっています。

『38億年のものも』と言ったとおり、大陸の岩石の年齢はまちまちです。つまり、大陸の岩石の形成は常に行われているのです。そして、新しい岩石が出来てもマントルに吸収されないので、なくならず、どんどん増えていきます。

つまり、“大陸は拡大している”のです。

もともと、大陸地殻と海洋地殻の厚さに差はなかったようですが、新たな地殻の形成の中で、マントルへの沈み込みでない大陸地殻はどんどん広がって行ったようです。
現在は新しい大陸の形成は落ち着いていて殆ど一定だと言うことですが、時代によっては急激に大陸が広がったこともあったようです。

大陸地殻は新たに上乗せされていって、どんどん縦横に広がっていきます。そのため、(標高が高く)“陸”になったのですね。

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2005年07月31日

地球の遠心力で物が動かない理由

地球は回転しているので遠心力がかかっています。

もし、全てのものに遠心力がかかっているとすれば、なぜ物は遠心力によって動いていかないのでしょうか。

地球は丸いので、遠心力は回転軸と垂直の方向に働きます。なので、輪たちたちのいる場所では、机のものが赤道の方へ赤道の方へ移動していくはずです。でも、そんなこと起きてないですよね。

もし、地球が綺麗な球形であれば、そのような現象が起きるかもしれません。

しかし、地球はゆがんでいて断面は楕円形をしています。そのため、物は動きません。

球形であると重力と垂直抗力が逆向きであり、遠心力の重力に対して直角な成分を打ち消すことが出来ません。ところが、楕円体であると、垂直抗力が重力方向とはずれていて、そのずれが、遠心力を打ち消してくれるのです。

そのため、物が転がっていかないのです。

そもそも、その楕円体自体が、“ものが転がった”結果と見ることが出来ます。

勿論、“転がっていった”と言うよりも、“ゆがんだ”という方が正確なのかもしれませんが、まぁ結果は同じです。


ただ、地球の回転は次第に遅くなっていると言うことなので、遠心力も次第に落ちていっていると言うことです。ということは、地球の形が変わっていかないと、この計算はおかしくなります。

もし、形が変わらずに回転が遅くなると、物が極にひきつけられることになります。

ちょうど、下り坂を滑るように。

そうやっていつか安定するようになるんでしょうかね。

そもそも、私たちの“坂”の認識も多分そうだと思います。

この図による“垂直抗力”は方向が変化しますよね。坂道では傾きます。

つまり、垂直抗力と遠心力との合力が重力と一致しない点ではどちらかの方向へ滑ってしまうのです。それが坂です。

つまり、地球の回転速度が変わっても同じ形をしていたら、“坂の場所が変わる”のですね。


ということは、表面が今のようにいびつであれば、地球が球形でも遠心力が多少変化しても大丈夫と言うことです。今の坂の位置が水平だと感じるようになるんです。


と、こんな感じで色々考えて見ましたが、地球って面白いですね。
posted by new_world at 18:06| Comment(0) | TrackBack(0) | 地球の科学・暦 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2005年07月29日

地球の自転は遅くなっている

惑星については以前から興味はあったのですが、今まで特に勉強したことはありませんでした。
今回、地学の実習を受けると言うことで、ちょっと勉強を始めたのですが、やはり、大変興味深い分野です。

初学者で殆ど知識はないので上手く説明が出来ないかもしれませんが、勉強した中で興味深かった内容を、いくつか紹介して行きたいと思います。

まず、今回は、地球の自転のスピードについてです。


地球の自転周期は1日(約24時間)ですが、これ、実は遅くなった結果だそうです。

もともと、惑星が出来た当時は、どの惑星も同じくらいのスピードで回っていたのですが、それが、太陽や衛星などの影響でスピードが落ちていって、今の状態になったようです。

事実、6億年前には一年が440日もあった事が古生物学の研究によって明らかになっています。これは、“一日が短かった”からです。因みに、6億年前は1日が20時間程度であったと計算されます。

地球の自転スピードを落とした一番の理由は月です。
月は地球にとって大きすぎる衛星なのです。

そのため、月と地球との回転速度の差により、地球の自転スピードは落ち、月の周回スピードは速まって行っています。

具体的な計算はよく分かりませんが、次のように考えたら分かりやすいと思います。(私の考え方なので間違っているかもしれません)

まず、極端に、月が地球と強く結合していると考えるのです。
そうすると、地球が自転しようとしても月も一緒に回さないといけません。
つまり、その場でくるくる回るのと、手にダンベルを持ってくるくる回るのの違いです。ダンベルを持った方が遅くなります。そして、止まっていたダンベルは回す方と同じスピードに加速されます。
ただ、実際は月と地球の結合はしっかりしたものではなく、空間を隔てたゆったりしたものなので、直接つながれたおもりとは異なり、地球の回転は少しだけ遅くなり、月の周回速度は地球の自転につられて少しだけ速くなるのです。地球の自転速度と月の周回速度が等しくなる速度で落ち着くと思います。ただ、月の周回速度が速くなると、月は地球から離れていってしまいますので、そこまで月が残っているかは私には分かりません。(計算は出来ると思います)

まぁ詳しい理論・計算とかは考えていないのですが、地球の回転が遅くなっていると言うのは少し驚きでした。言われて見れば確かにそうかも、って思いますが、普段の生活の中じゃ感じませんからね。

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2005年06月21日

世界で一番深い穴

世界で最も深い穴はどのくらいか知っていますか?

地球の半径は6300kmくらいですけど、人間が到達できているのは、その外側の0.2%にも満たない約10kmです。たった10kmしか掘れないんです。

そのため、それより内側はよくわかっていません。
今の科学では地球の中心の温度すら大体しか分からないのです。

この理由は温度です。

地球は、100m掘るごとに約3℃(※)温度が上がるのです。
つまり、1kmで30℃上がります。
ということは、10km掘ると300℃も上昇することになるのです。
しかも、これは非火山地帯の話で、火山周辺ではすぐに温度が上がるので、1km掘るのも容易ではありません。

昨年、雲仙普賢岳で、標高約850mの側面から標高0m付近まで約2000mの穴を掘り、火道の岩石(噴火時のマグマ)を採掘しようとしたそうですが、それには17ヶ月(予算約20億円)かかったそうです。
一時は予算の都合で火道まで到達できるか微妙な状況だったようですが、坑の長さを1800mから1950mまで延長してなんとかたどり着けたそうです。

雲仙普賢岳の現在の火道の温度は200℃ほどで、予想よりは低かったようです。これは、周辺の地下水が冷却水の役割を果たした為と考えられています。

それでも地下0mで200℃です。
このような高温の地面を掘る為には、耐熱機器は勿論のこと穴の中の冷却装置も必要で、かなり高度な技術が求められるのです。

地面は冷たいイメージがありますが、地球の中心はとても熱いのですから、地中も熱いはずですよね。


※100mで3℃
これは「地殻」における温度上昇です。地殻は地球表面の数km〜数十kmにある固体の部分です。

地球の内部の構造は下の図の通りです。(学研のHPより)

地球内部の構造





地殻の下はマントルで、マントルはマグマのものとです。ただ、マントルは柔らかい固体です。
マントル=マグマ=液体のようなイメージがありますが、あくまで固体です。
温度はマントルよりマグマが若干低いのですが、地中は圧力が極めて高いので固体になっています。
マントルが上昇して圧力が下がると液体になりマグマと呼ばれるものになります。
マントルの成分はよくわかっていません。

マントルの内側は液体の外核で、その内側が固体の内核です。
核は鉄などの金属で構成されていると考えられています。

核の環境はよくわかっていません。温度も成分もだいたいの値です。
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2005年06月18日

火口とカルデラと火砕流

火口とカルデラの違いって案外適当です。
日本では直径が2km以上ならカルデラです。
つまり、穴が小さくて火山に“穴が開いている”様に見えるのが火口で、穴が大きくて火山が“へこんでいる”様に見えるのがカルデラです。
アメリカでは直径が約1.6km(1マイル)以上のものをカルデラと呼んでいます。
カルデラはポルトガル語の『大鍋』が語源で、大規模な噴火の際に、一度に大量のマグマが抜けて地盤が沈下したものです。

カルデラと言えば阿蘇山が有名ですね。
阿蘇のカルデラは東西18km、南北25kmで東京23区と同じくらいの広さがあります。

阿蘇のカルデラは4回の大噴火で形成されました。
大噴火と言ってもイメージしにくいでしょうから具体的に言いますと、一番大きかった4回目の噴火では、火砕流が海を渡って(火砕流は海の上を渡るんです)山口や長崎まで到達し、火山灰は北海道の東部でも10cm以上降り注ぎました。

少し精密な九州の衛星写真を見たら、阿蘇山の火砕流が流れた場所が一目で分かります。
いい写真がなくて載せられないのですが、九州中部の山地には、山のひだが沢山ある部分と滑らかな部分があります。滑らかな部分は阿蘇山の火砕流が通った部分です。


雲仙では火砕流で43名の死者を出しました。
しかし、あれは完璧に予想されていたのです。

火砕流の7ヶ月前、噴火活動の活発化を察知した科学者は観測体制を強化し、様々なデータを収集していきました。
その3ヵ月後には火山灰の成分からマグマの上昇を確認、この噴火が小規模なものにはならないことを確信したそうです。ただ、火砕流と言う言葉は科学者の頭にもなかったようです。

火砕流の一月前には小規模な火砕流が生じました。
科学者の間では火砕流と言えば、阿蘇山の火砕流のような「九州全土を多い尽くすようなイメージ」があったため、本当にその単語を使っていいものかと悩んだそうです。誤解をまねきパニックになることを恐れたのです。
ただ、実際に使ってみたら、一般人には意味が分からず、逆に軽視される結果になったようです。

それから少しして、山で作業をしていた作業員が火砕流の熱風で火傷を負ったため、島原市は避難勧告区域を設置して、近付かないよう市民に警告しました。
しかし、火砕流を甘く見ていた報道陣などの一般人は普通に避難勧告区域に出入りしていたようです。

そして、1991年6月3日、それまでよりは大きな火砕流が生じて、避難勧告区域にいた報道陣など43名が犠牲になったのです。

その火砕流は想定の範囲内の小規模な火砕流で、避難勧告区域からは出ることはありませんでした。

つまり、火砕流と言う単語が正確に伝わらなかったために生じた災害だったのです。
勿論、正確に伝わりすぎたらそれはそれでパニックになっていたでしょうけど。


14年経った今でも、「避難勧告」が問題になっていますね。
洪水や津波の避難勧告が出たら避難するかどうか。
人間は自分は大丈夫だと思ってしまうので、目に見えた兆候を伴わない津波や火砕流だと避難する気にはならないでしょうね・・・。

※阿蘇山火口ライブ映像
ここで、阿蘇山の火口のライブ映像が見れます。

posted by new_world at 14:28| Comment(3) | TrackBack(0) | 地球の科学・暦 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2005年03月22日

地動説

地動説といえばコペルニクスやガリレオが有名ですが、地動説を始めたという意味では古代ギリシア人が挙げられます。

古代ギリシアでは地球が球形であることや太陽を中心に回っていることが考えられていましたし、更には地球の半径までもが計算されていました。大まかな世界地図も存在していました。


今に続く地動説はコペルニクスから始まるものですので、地動説の創始者をコペルニクスとするのは間違えではないのですが、コペルニクス以前の人が地動説を考えなかったわけではないのです。

コペルニクス以前の地動説学者は惑星の軌道計算などを行っていなかったので本格的な地動説とは認められていないのです。

しかし、コペルニクス自身も地動説を大々的に広めたわけではなく、単なる惑星などの『軌道計算の方法』、つまり数学の一種として公開しました。
これはコペルニクスの意思ではなく出版側の意思だとも言われます。


そうでなければ、コペルニクスもガリレオ同様裁判にかけられて異端の印を受けていたかもしれません。

コペルニクスは、『地動説』の公表を時期尚早であると考えていたといわれます。

また、コペルニクスの計算精度はそれまでの天動説に優れているともいえませんでした。コペルニクスが公転軌道を楕円でなく円で計算していたのが原因です。



ただ、天動説と地動説の争いの歴史に関しては多くの説があり、どれが正しいかは結論付けられません。

コペルニクスやガリレイが地動説を考えていたことは確かですが、それを社会が本当に受け入れられなかったかも分かっていません。


ケプラーの法則で有名なケプラーはドイツ(神聖ローマ)人でありローマ教皇の影響が少ない国で占星術の研究をしていました。その精密な天体観測の結果、楕円の公転軌道の導入などで地動説を発展させ、それまでの星表よりはるかに優れた星表を作りあげたのです。

これにより天体観測の点では天動説より地動説が優れているということを示したのです。


ただ、天動説の世界から地動説へ移行するためには大きな難題がありました。

『地球が回っているのに雲や鳥はなぜ取り残されないのか』という問題です。

ガリレオが船の上で球を投げたことは有名ですが、それを計算で説明する必要があったのです。

それを可能にしたのがニュートン力学です。
posted by new_world at 13:37| Comment(0) | TrackBack(0) | 地球の科学・暦 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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