準惑星の冥王星に到達

冥王星は、2006年に、「惑星」の定義を見直され、冥王星は、「惑星」ではなく「準惑星」と分類されるようになりました。
そして、この年に打ち上げられた無人探査機「ニュー・ホライズンズ」が、日本時間の2015年7月14日の20時49分頃に冥王星およびその衛星であるカロンに最も最接近して観測を行ったことが発表されました。
「ニュー・ホライズンズ」は、約48億km・約9年半の距離と時間を経て冥王星に接近し、その表面の様子の撮影や、詳細な確認を実施しています。
これで人類による探査機が、「準惑星」を含む太陽系の主な9つの「惑星」全てに到達するという偉業が成し遂げられたそうです。

まずは、冥王星が、「惑星」ではなく「準惑星」に格下げになった話ですが、私は学校の授業で、惑星を「水(すい)金(きん)地(ち)火(か)木(もく)土(ど)天(てん)海(かい)冥(めい)」って教わりました。
太陽や星座の星「恒星」を回っている大きな星が「惑星」です。
惑という漢字には「まどう」という意味があり、「惑星」の動きは、星座の間を惑うように移動するからだそうです。
望遠鏡を使わなくても見える水星、金星、火星、木星、土星は古くから「惑星」だとわかっていました。
18世紀に天王星が発見され、19世紀に海王星、そして1930年にアメリカの天文学者であるクライド・トンボーさんが冥王星を見つけました。
地球も入れると「惑星」は9つになりました。
その後、冥王星にはカロンという「衛星」、つまり地球の月に当たる星があることもわかりました。
発見されたころの冥王星は、地球くらいの大きさだと思われていました。
だけどくわしく観測すると、直径はアメリカの南北の距離と同じくらいで、月よりも小さいとわかりました。
21世紀に入ると、冥王星よりもちょっと大きい星が見つかって「エリス」と名づけられました。
冥王星には、それ以外にも、他の「惑星」と違うところがいろいろあります。
例えば、太陽の周りを回る軌道が他の「惑星」よりも細長く、他の「惑星」が回る面よりも傾いています。
そんなことから、「惑星からはずしたら」という意見も出てきて、2006年8月に世界中の天文学者が集まって「惑星とは何か」を決めることになったそうです。
トンボーの遺灰をのせた「ニュー・ホライズンズ」が打ち上げられたのは、先に述べたように、その年の1月でした。
「惑星とは何か」の会議の中で、「惑星」とは
①太陽の周りを同じ軌道で回っている
②十分に大きくて自分の重力によってほぼ球形を保っている
③軌道の近くに衛星以外の星がない
ことが必要と決まったそうです。
冥王星は、①と②は当てはまるのですが、③にはあてはまりませんでした。
十分に大きな星だと軌道を通るときに、小さな星を引き寄せたり遠ざけたりするのですが、小さい冥王星は、軌道の近くに無数の星が見つかっていました。
それで、冥王星は「惑星」ではなくなって「準惑星」という新しいグループに分けられました。
新しく見つかった「エリス」も同じ分類に入っています。

ここまでが、「準惑星」になった経緯ですが、「ニュー・ホライズンズ」は秒速14km(時速約5万km)というスピードで冥王星に接近し、搭載している数々の機器で大気の状態や天体の大きさや質量の測定、そして写真の撮影などが行われています。
冥王星到達後はしばらく地球との通信が途絶えているものの、観測は継続されており、再び通信が復活する予定である日本時間の7月15日午前11時58分ごろから次々と蓄積された貴重なデータがダウンリンク(ダウンロード)され、さらに詳細な姿が判明して行くことになりそうです。


この画像が「ニュー・ホライズンズ」によって撮影された冥王星の姿です。
約76万8000kmの距離から撮影された画像からは、冥王星はまるで地球の月のようにクレーターに覆われた表面を持っており、大きく分けて3つの明るさの異なる地域が存在していることがわかっています。
中でも最も白く見えるエリアがハートの形に見えることが特徴的です。


地球と冥王星の大きさを比較した画像です。
冥王星の下にカロンという衛星もあります。
冥王星は地球の月(直径3475.8km)よりも小さな天体であることや、軌道上の他の天体を排除していないことなどを理由に「惑星」から「準惑星」へと格下げされたという経緯を持っています。
ただ、カロンの直径は冥王星の2370kmに対して1208kmと半分以上もあるために、カロンを「衛星」とするには規模が大きすぎるとも言われ、2つの天体は「二重惑星」であるとする考え方もあります。
事実、2つの天体は共通の重心点を持っており、互いに回転する動きをしているそうです。
冥王星とカロンは近い位置にありながらその組成は異なっており、表面の状態なども異なるそうです。
冥王星には存在するわずかな大気がカロンにはなく、表面も冥王星では窒素やメタンの氷によって覆われているのに対し、カロンには水やアンモニアの氷が存在しているそうです。
また、天体のコアとなる部分も冥王星は主に岩石によって構成されているのに対し、カロンでは岩石と水の氷が同じ割合で含まれているそうです。
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箱根山の現在の状況と火山の監視体制

日本列島の火山は、阿蘇山や桜島、御嶽山、それに西之島ばかりではなく大地の動きは頻繁に続いているようです。
その中の一つで箱根山の現在の状況について調べてみました。

私たちが一般に箱根山(はこねやま)と呼んでいますが、この箱根山は、神奈川県足柄下郡箱根町を中心に、神奈川県と静岡県にまたがる火山体の総称です。

カルデラと中央火口丘、二重の外輪山で構成され、内側には堰止湖の芦ノ湖を形成しています。
主な山としては、
①中央火口丘
・冠ヶ岳 (1409m)
・神山 (1438m) - 箱根山最高峰です
・箱根駒ヶ岳 (1356m) - 駒ヶ岳ロープウェーがあります
・上二子山 (1091m)
・下二子山 (1065m)
・早雲山 (1153m)
②新期外輪山
・屏風山 (948m)
・鷹巣山 (834m)
・浅間山 (802m)
③古期外輪山
・白銀山 (993m)
・大観山 (1011m) - 東麓に航空路監視レーダーがあります
・三国山 (1102m)
・丸岳 (1156m)
・金時山 (1212m) - 実際は外輪山ではなく、古箱根火山の側火山です
・明神ヶ岳 (1169m)
・明星ヶ岳 (924m)
・塔ノ峰 (566m)
また、箱根山北部の金時山から足柄峠に至るあたりは足柄山(あしがらやま)とも呼ばれ、金太郎の生地として知られています。
この足柄山は金時山の別名とされる場合もあります。
箱根山は40万年前に活動を開始した第四紀火山です。
箱根山はカルデラ火山です。
カルデラは約東西8km、南北12kmです。
外輪山は玄武岩~安山岩の成層火山群から構成されています。
前期中央火口丘(新期外輪山)は安山岩~デイサイトの溶岩および溶岩ドームから成り、後期中央火口丘は安山岩で、成層火山である神山や駒ヶ岳および二子山などの溶岩ドーム群から成っています。
主峰の神山の北側に活発な噴気地帯である大涌谷と早雲山があり、駒ヶ岳東麓にも湯の花沢・硫黄山噴気地帯があります。
最近での噴火の歴史記録はないのですが、噴気の活発化や、崩壊・土石流がしばしば発生しているだけでなく、群発地震が観測されています。
その後、大涌谷周辺で数回の水蒸気爆発があったことが地質調査により知られています。
安山岩・デイサイトのSiO2量は55.6~67.8wt.%です。
玄武岩のSiO2量は報告されていませんが、流紋岩のSiO2量76.5 wt.%が報告されています。
最近1万年間の活動としては、カルデラ内の後期中央火口丘群に限られ、マグマ噴火は溶岩または溶岩ドームの形成と、それに伴うブロックアンドアッシュフロー型火砕流が発生しています。
このほか、水蒸気爆発も認識されています。
マグマ噴火としては、
・約8000年前の神山山頂付近の噴火
・約5700年前の二子山溶岩ドームの噴火
・約3200年前の神山の噴火
があります。
最後に発生した神山のマグマ噴火の時には、神山の北側が山体崩壊し、冠ヶ岳が形成されています。
この時の箱根山の爆発は、富士山の10倍以上の規模であったとされています。
その時の火砕流は、横浜市戸塚区や保土ヶ谷区まで流れてきたことが地層からわかっています。
噴火したマグマが、一瞬で湘南全体を覆い尽くして横浜市まで流れてきたそうです。
その速度は時速200kmとも言われています。
箱根から横浜までは40~50km程度ですから、噴火からわずか15分ほどで、湘南全体から横浜市までマグマで燃えつくされたことになります。
その噴火の前までは、箱根山の標高は今の2倍あったと言われています。
噴火により山の半分から上は吹き飛んでしまい、芦ノ湖を中心とした今の形になったとされています。
そして、芦ノ湖は噴火によるカルデラ湖であると言われています。
これ以降には、水蒸気爆発として約3000年前、約2000年前、12世紀後半~13世紀の短い期間に3回の計5回が確認されているそうです。
現在でも大涌谷などで噴煙や硫黄などの火山活動が見られ、致死性の火山ガスを噴出する場所もあります。
箱根火山の熱源であるマグマだまりの規模や大きさは不明ですが、これまでの地震観測の結果からマグマだまりの上端は地下5㎞以下の位置にあると考えられています。
そして、山体の南側に大きく侵食された湯河原火山が接しています。

常に活発に噴気をあげている大涌谷は温泉たまごなども有名で、ピーク時には一日約2000人の観光客が詰めかけています。
大涌谷に向かうロープウェイの年間乗客数は世界一であり、昨年度は220万人でした。
世界で一番、身近な火山とも言える箱根山です。
ここで、去年の12月に発見したのは、大涌谷から尾根ひとつ越えた、北西側の斜面でした。
そして、その噴気は大量で、離れた場所からもはっきり目視できるものだったそうです。
金時山頂上の山小屋で、1947年、14歳のときから働いている「金時娘」こと、小見山妙子さん(81歳)の話だと、
「あの噴気のこと?あれは私も驚いてんのよ。噴気なんか出るようなところじゃないと思ってたから。最初は誰かゴミでも焼いてるのかと思ったの。はじめは細い煙みたいに見えたけど、日が経つにつれてだんだん大きくなってきた」
とのことです。
このような、地元の人のちょっとした言葉が、大変な事に波及するのはよくある事だと思います。
思えば、日本での地震の予知は、今は外れまくっていますが、先進国だった時代はありました。
環太平洋火山帯に属し、常に先頭をきっていたのが日本でした。
インドルシアからも、日本に噴火の予知について学びに来ていたそうです。
でも、今は、そのインドネシアにさえも追い抜かれているそうです。
噴火の予知で一番大切なのは、実際に専門家が毎日山を見ることだそうです。
でも、日本では、観測所に人が常駐しているのは、現在は、有珠山、普賢岳、桜島、阿蘇山、草津白根山のみで、一握りの活発な火山だけです。
あとは、気象庁でデータはとりますが、危険度を判定する噴火予知の専門家がいません。
だから、避難が遅れ、御嶽山みたいになってしまいます。
インドネシアには、129の活火山が存在し、1600年以降に噴火記録がある火山の数は79もあります。
そのうち70の火山に73の観測所が設置され、2~3名の観測員が常駐し、24時間体制で火山監視に当たっており、そこで得られた観測データは毎日3回無線電話で火山調査所に集約され、分析が加えられているそうです。
インドネシアには、日本でいう気象庁みたいな所に、噴火予知の専門家も雇っているそうです。
そして、すべての火山観測所には人が常駐し、毎日火口まで歩いて、日々の状況をチェックしているそうです。
それに対して、日本では、先に述べたように常駐して監視している観測所はほとんどありません。
気象庁に噴火予知の専門家もいません。
これでは、御嶽山みたいに、避難が遅れるのも仕方のないことのようです。
御嶽山は国内の火山研究にとって原点のような火山です。
御嶽山が1979年に歴史上初めて噴火した際、研究者は衝撃を受けました。
「もう噴火しない」と考えられていたからです。
国内の火山で噴火の可能性が見直され、周辺の地質調査が進んみました。
そして、御嶽山では過去1万年でマグマが関与するような大規模な噴火が少なくとも4回あったことが分かってきました。
去年のような水蒸気爆発は11回あったことが確認されました。
国内で活火山と認定された火山は110に増え、そこには火山研究者の地道な調査が貢献し、かつてよく使われていた「死火山」という表現は現在はなくなりました。
火山の監視や噴火予知の責任を負っている日本の機関は気象庁です。
47の活火山を常時観測火山として、地震計・傾斜計などの機器や監視カメラで24時間体制の観測をしています。
でも、大学で火山を専攻した職員は極めて少なく、専門家の集団とはいえません。
だから、火山防災の面でも大学の研究者がこれまで大事な役割を担ってきました。
但し、いくら助言しても、決定権は気象庁にあります。
火山災害の難しさは、一過性ではなく長期化しがちで、その後の推移が判断しにくいところにあります。
1990年代の長崎県雲仙・普賢岳や、2000年の北海道・有珠山といった社会への影響が大きかった噴火では、地元に常駐する大学の研究者が、火山活動を評価して自治体に助言を繰り返し、ふもとの住民も信頼を寄せていました。
日本でも、御嶽山噴火後、長野県知事の阿部守一さんは「山の特色に通じた研究者の育成が必要。そういう人が常に山の周辺にいることが重要だ」と述べました。
今回は箱根山を主に調べましたが、噴火リスクは関東近くだけでも箱根山や御嶽山、富士山だけとは限りません。
伊豆山、伊豆大島、浅間山、榛名山、赤城山、草津白根山、日光白根山、那須岳など、たくさんあります。
今は、危険な山は、インドネシアを見習って、信頼のおける火山研究者が常駐すべきで、その人たちに避難などの決定権を与えるべきだと私は思います。

古地磁気と地層の年代

過去の地磁気を古地磁気と呼んでいます。

この古地磁気 (こちじきpaleomagnetism)とは、どういうものかと言いますと、火山岩や堆積岩が記録している過去の地磁気のことです。
この地磁気ですが、
①噴出したマグマが冷却・固結
②泥や砂が堆積・固結
する際には、含まれている磁性を帯びた鉱物粒子は、当時の地磁気の方向に並んで帯磁するそうです。
まず、今の地球で方位磁石を使うと、ほぼ北方向へN極が向きます。
これは当たり前のことですが、地球が誕生してずっと方位磁石の指す方向が北だったわけではないようです。
つまり、今の向きと全く逆の方、つまり南方向を指していた時代もあったことがわかっています。
こういった昔の地磁気の向きを古地磁気と言い、地層が保存している、それができた当時の地磁気の向きをはかることによって、地層の年代を決定する時に利用する事ができます。
なぜなら、地磁気の向きが現在と同じ時期と、逆の向きの時期がわかっているため、その標準となっているものと比較することで利用できます。
ですから、古地磁気も相対年代になります。
下の図は、今と同じ磁極の向きを黒で表し、今と逆の磁極の向きの時期は白で表して、白と黒の帯の繰り返しで古地磁気の時期を表しています。
これを見るとこれまでに何度も地磁気の向きの逆転が行われている事がわかります。
実際には、年代がわかるような他の指標、たとえば、示準化石や絶対年代の測定などと一緒に検討がされます。
一方で、海洋底に縞状に記録されていた地磁気異常は海洋底の拡大と地磁気の逆転から説明されました。

では、堆積物はどのようにして残留磁化を得るのでしょうか。
それは、マグネタイト粒子が、微粒子として海水中をゆっくり沈澱したり、堆積して岩石となった後、数万年という長い時間をかけて配向したものと考えられています。
したがって、堆積岩の残留磁化による地球磁場の記録には数万年程度の不確定さは残ることになります。
でも、通常年代を決定するのは、堆積岩中に含有されているその時代に生きていた典型的な生物体の微化石に依存していて、この方法は年代決定に対してより大きな曖昧さをもっているので、上記の不確定さはあまり問題にならないそうです。
なんとも、地球の歴史の中では、数万年程度は時間としては短いのかも知れませんが、せいぜい100年程度しか生きられない私たちにとっては、あくまでも漠然と想定するしかないように思えます。
このような過去の地磁気を古地磁気と呼び、その状態を研究する分野を古地磁気学と呼ぶそうです。
特に1万年くらい前までの期間についての古地磁気学を考古地磁気学と呼んで区別することもあるそうですが、この区別についてもかなり不確定な境界だとは思います。
なお、古地磁気学の歴史としては、1635年ゲリブランド(H.Gellibrand)が、過去55年間のロンドンにおける地磁気の観測をもとにして、地磁気の偏角は地域によってばかりでなく時間的にも変化しているという結論を導いたのが始まりです。
この時間変化は現在では地磁気永年変化として知られています。

\includegraphics[width=120mm,bb=30 30 560 820]{f2-14.eps}































上図は、深海低泥に刻まれた過去地球磁場の記録です。
左側から海底泥コアの年代(化石で決めた)とその岩石学的タイプ、中央に残留磁化の強度(単位ガウス)と伏角、右側に地球磁場極性の変化(黒は現在と同じ極性,白は反対方向)を示しています。


上図は、鮮新世~更新世の古地磁気層序です。
右図はある地層の古地磁気層序対比の概念図です。
通常、地層の古地磁気は砂層や礫層では行えません。
また、古地磁気層序は現在と同じ(黒)か逆転(白)かの繰り返しで対比を行うため、白黒の対比がずれると年代が大きく変わることになります。


















気象衛星「ひまわり8号」の機能の進化

気象衛星「ひまわり8号」が10月7日に鹿児島県の種子島宇宙センターからH-IIAロケットで打ち上げられました。
約10日後には、日本の南にあたる東経140度の赤道上空約36,000kmの静止軌道に入る予定で、その後、性能確認テストを行い、2015年の7月頃から本格的な観測を始めるそうですが、今まで活躍している「ひまわり7号」に比べ、ものすごく違いがあるそうです。

まず、1番目としては、画像がカラーで見られることです。
「ひまわり8号」は、観測種別が約3倍の16種類になります。
観測センサの波長帯の数が、7号は可視光が1バンド、赤外線が4バンドの計5バンドでしたが、「ひまわり8号」は可視光が3バンド、近赤外が3バンド、赤外が10バンドの計16バンドになります。
その結果、雲のようすを、これまで以上に詳しく見ることができるようになります。
そして、可視光が3バンドになったことで赤・緑・青のカラー合成ができますので、白黒だった画像がカラーに変わります。
春先に大陸から黄砂が飛んできますが、白黒だと黄砂なのか雲なのかよく分からなかったそうですが、カラーになると黄砂は黄色く写りますので、見ただだけで黄砂だと判別できることになります。

2番目として、今までぼやけていた部分がより鮮明に分かるようになります。
「ひまわり8号」は従来機よりも性能が飛躍的に向上し、データ量は50倍にもなります。
そして、分解能が2倍になります。
「ひまわり」は可視光と赤外線の観測センサを搭載していますが、可視光のセンサの水平分解能が1kmから0.5kmへ、赤外線は4kmから2kmへと変わります。
分解能が上がればそれだけ細かく見られますので、今までぼやけていた部分がより鮮明に分かるようになります。

3番目として、観測所要時間が30分から10分程度に短縮されます。
ひまわりは、赤道上空の静止軌道から東アジアや西太平洋を観測します。
地球全表面の約4分の1にあたるこの面積を、一般的なカメラのように1回でパシャッと撮影するのではなく、北極付近から南極付近まで、東西方向に帯状に少しずつスキャン(撮影)していきます。
これまではスキャンが完了するのに30分かかっていましたが、10分でできるようになります。
さらに、日本付近については2分半ごとの観測が可能になります。
衛星から見える範囲の観測を10分間隔で行いながら、特定の領域を2分半間隔で観測できるのです。
その結果、豪雨や竜巻をもたらす積乱雲の急発達のようすを、いち早く捉えることができると期待されています。

粘靭性について

粘靭性について調べてみました。

物理的な性質のことをまとめて粘靭性(ねんじんせい) と言うそうです。
これは、外部からの圧力が加わったときに示される抵抗のことだそうです。
この粘靭性には以下のものがあります。
①弾性(だんせい)
外的な力を受けたものが元に戻ろうとする力のことです。
②柔性(じゅうせい)
ハンマーで叩くと粉末になり、ナイフで粉末を出さずに切断できる性質のことです。
③展性(てんせい)
圧力、叩かれると薄く板状に伸びる性質のことです。
塑性の一種で、延性とともに一種の永久変形を起こす性質で、硬度の小さい固体、特に金、銀、スズは展性が大きいです。
④延性(えんせい)
弾性の限界を超えても破壊せずに引き伸ばされる性質のことです。
塑性の一種で、一般には、延性とは定量的な言葉ではなく、破壊を生じさせるに至るひずみの目安です。
物体が破壊することなく塑性的に変形しうる性質のうち、引張応力による変形に注目したものが延性であり、圧縮応力によって板状、あるいは箔状に広げられる性質に対する言葉として展性が用いられます。
⑤撓性(とうせい)
鉱物を曲げたとき破壊もせず元にも戻らない性質のことです。
⑥脆性(ぜいせい)
外的な力を受けたとき、あまり変形せずに破壊する性質のことです。
脆さ(もろさ)ともいいます。
反対語は靭性です。
同じ物体でも低温であるほど、また応力が衝撃的であるほど、また各種の欠陥構造があるほど、脆性破壊が現れやすいそうです。
⑦靭性(じんせい)
外的な力に対しての抵抗力があり、壊れにくい性質のことです。
粘り強さをいい、靭性が大きいためには、亀裂の進展が遅く、高い極限強さとともに塑性、延性がなければならないと言われています。

この中で、鉱物関連の本や記事を読むとよく出てくるのが、展性・延性、また展延性という言葉もみられます。  
よく混同されがちなのですが、硬度と靭性はイコールではありません。
硬度とは、あくまでひっかいた時のもので、硬度10だからといって、壊れにくいということではありません。
ダイヤモンドでも、ハンマーでたたけば簡単に粉々になります。
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