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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。

アンモナイトについて

アンモナイトという言葉を聞いたことがあると思います。

現在では、砂岩などの堆積岩の中で化石として発見されますが、遠い昔の、古生代から中生代に大繁栄した生物のことです。
オウムガイやイカ、タコと同じ軟体動物の頭足類で、古生代シルル紀後期(約4.28~4.16億年前)にオウムガイから分化し、出現したと考えられています。
現在までに1万種以上が報告されていますが、恐竜などと共に、中生代白亜紀末(約6550万年前)に絶滅したと言われています。
古生代シルル紀後期から中生代白亜紀末までは、約3億5,000万年程度あります。
その間に、海洋に広く分布し繁栄していました。
アンモナイトの化石はたくさん発見されていますが、殻と呼ばれる部分だけで、アンモナイトの軟体部分は、未だに発見されていません。
同じ頭足類でもタコやイカの先祖であるベレムナイトは、軟体部の残った化石が見つかっています。
ベレムナイトは、現世のイカよりも先端がとんがった外套 (がいとう - 体の部分) をしていますが、その生態はほとんど現世のイカと変わりなかったと考えられています。
大きな目、オウムのようなクチバシを持ち、墨を吐きました。腕には多数のかぎ爪がついていたことも分かっています。
アンモナイトもそうですが、イカやタコといった頭足類は化石になることが希です。
外套の外側に殻を持たないため、死ぬと軟体部は腐敗してしまい、滅多なことでは化石にならないからです。
だから、アンモナイトは普通で、ベレムナイトは普通ではなかったのかも知れません。

アンモナイトについて、現在わかっていることは、オウムガイと同様に殻が多数の隔壁に仕切られた気室に分かれていることと、わずかに残る軟体部の痕跡から、タコやイカと同様の吸盤を備えた脚があったらしいことだけです。
アンモナイトは形も様々で、一般的な巻きをしている「正常巻き」に対して、「異常巻き」と呼ばれるものもたくさんいます。その形は、クリップ状や螺旋状、棒状、蚊取り線香状などがあったとされています。
復元図も多数描かれていますが、推測される生活様式次第で大きく変化しており、例えばタコのように海底を這い回っていたか、あるいはオウムガイのように海中を漂っていたかで全く違ったものになっています。

アンモナイトは、渦巻き状の殻がよく知られており、それ以外の部分はあまり残っておらず、軟体部に関しては先に述べたように不明ですが、いったいどんな生物だったのか想像してみました。
渦巻き状の殻は巻貝と違って平面的に巻きます。
「羊頭の太陽神アモンの石」を意味するアンモナイトという名前も、殻の形をカールした羊の角に見立てたことによるものです。
厚みや殻口の形、巻きのきつさなど殻の形状は種類によって様々で、それぞれの生活様式を反映していると考えられます。
表面の様子も、滑らかなものからうねやイボ、棘などで派手に飾られたものなど色々です。
殻口からラペットという耳状の突起が出たものもあります。
大きさもまた多様で、2cm程度のものから2m近いものまであります。
内部は、奥まで身が詰まっていたのではなく、いくつかの隔壁によって分かれていて軟体部は一番手前の部屋(住房)にしか入っていなかったと推定されています。
残りの空洞を気室といい、連室細管という管で繋がっています。
この構造がオウムガイと共通しているため、アンモナイトが巻貝ではなく頭足類だということが分かりました。
気室は浮き袋のような役目を果たし、住房と気室の配置から重心と浮力の中心の位置が分かり、水中での生前の姿勢が推定できます。
オウムガイと違うのは、
①中心にある一番最初の部屋が涙滴状ではなく球状であること
②いくつかの例外を除いて連室細管が気室の中央ではなく外側を通ること
③進化するにつれて隔壁の形が複雑なものが現れたこと
です。
アンモナイトの隔壁は縁で複雑に折れ曲がるものが多く、この曲線は縫合線と呼ばれ分類の基準とされています。
アンモナイトの和名「菊石」は、縫合線を菊の葉の複雑に折れ曲がった縁に見立てたことによるものです。

アンモナイトは、化石の中では種類によっては、かなり手に入れやすい方で、安ければ300円くらいで手に入るものもあるし、国内でもしかるべき地層に当たれば発掘は難しくありません。
世界的なアンモナイトの産地がある北海道からは、これまでに500種類以上のアンモナイトが見つかっています。
アンモナイトの見つかる地域は、浦河から夕張を経て宗谷岬にいたる北海道中央部と、釧路から根室にいたる北海道東部にほぼ限られています。
これらの地域には中生代白亜紀(約1億3500万年前から6500万年前)に海で形成された地層が広く分布しており、アンモナイトの他にも様々な化石が産出しています。


未だに、アンモナイトの化石は顎器(がくき)以外は見つかっていません。
なので、上の復元図は、あくまでも想像図です。
アンモナイトは軟体動物なので、柔らかな軟体部分が極めて残りにくいのは当然でしょう。
アンモナイトは、軟体部の筋肉組織がイカやタコに比べて軟弱であったという仮説が立てられています。
つまり「アンモナイト」は軟体で繊細な生物であり、固い殻と顎器しか化石になっていないと言う事になります。



白亜紀アンモナイト・ゴードリセラス



オウムガイ

アンモナイトを半分に切断すると、最後の半巻きから一巻きを除き、巻きの中の方は隔壁によって多数の小部屋(気室)に仕切られています。
それぞれの小部屋は、細長い管でつながっており、これと同じつくりを、オウムガイの殻の中に見つけることができます。
オウムガイの気室内には低圧のガスが入っています。
軟体部は最後の半巻きの部分(住房)に入っています。
オウムガイは成長に合わせて気室を一つずつ付け加えていきますが、新たに作られた気室内には液体が満たされています。
この液体を、気室を貫く管(連室細管)内の細胞の働きによって排出します。
気室は浮力タンクとしての役割を担い、海水より重い殻や軟体部との浮力バランスをとっています。
アンモナイトも、オウムガイと同様に海中を遊泳していたと思われています。


巨大なアンモナイトです。
 現在ではこのような巨大な渦巻き貝は存在していないと思います。


アンモナイトが生息していた時期と進化




















アンモナイトが生息していた時期と進化について、 アンモナイトの種類とともに上表にまとめています。

世界一の隕石

2013年2月15日に、ロシア連邦のチェリャビンスク州の上空を通過し、周辺に人的被害を及ぼす自然災害をもたらした小惑星がありました。
この小惑星は、地球の大気圏に突入後、隕石雲の尾を曳きながら落下し、チェリャビンスクの上空約20kmで複数の破片に分裂しました。
隕石が超音速で大気を通過し、さらなる分裂をおこしたことにより、TNT火薬約500キロトン相当という爆発的なエネルギーが放出されました。
これにより地上に到達した衝撃波は、4474棟の建物に損壊をおよぼし、割れたガラスを浴びるなどで1491人が重軽傷を負った災害がありました。
このことは、当ブログでも、「ロシアの隕石爆発」2013.2.16 や、「ロシアの隕石の放出エネルギー」2013.2.18 で詳しく紹介しています。

この隕石はその後、チェリャビンスクから西に約70km離れたチェバルクリの畔にあるチェバルクリ湖に落下しました。
当時は、冬であったため湖には氷が張っていましたが、隕石の落下によるものとみられる直径約8mと約6mの穴が生じ、周辺に多数の破片が散らばりました。
ロシア内務省の送った潜水チームにより、穴周辺の水中の捜索が行われましたが、水の濁りのため隕石本体は発見できず、穴の周辺から大きさ約0.5cmから1cmの黒色破片、計53個を採集し捜索は一旦打ち切られました。
この時に、湖に生じた穴の原因が隕石である場合は、重さ100kgほどのもっと大きな破片が残っている可能性があるとも言われていました。
そして、2013年9月10日になり、隕石の本体といえる大きな塊が発見されたとインテルファクス通信が伝えました。
そして、2013年10月16日に、ロシア科学アカデミーの捜索チームが、直径1mほど、重さ約570kgの隕石の塊を引き揚げました。
これは、これまで回収された隕石のうち最も大きな破片で、表面の黒色は大気圏突入後、何度か爆発した際に残った、焼き焦げた痕だそうです。
科学者は「これほど大きな隕石の回収は、世界でも例が少ない。今後の研究で、この破片は隕石にまつわる多くの疑問に答えてくれるだろう」と述べています。
この「チェリャビンスク隕石」の塊は研究終了後、地元の博物館に展示されると言われています。
これまでの分析から、隕石は太陽系誕生とほぼ同時期の45億6千万年前に形成され、宇宙空間で約2億9千万年前に他天体と衝突していたことが判明しています。

ロシア南部のチェラビンスク州チェバルクリ湖でダイバーが引き揚げた隕石=16日(AP)

これが、ロシア南部のチェラビンスク州チェバルクリ湖で引き揚げた隕石です。

南極と北極の違い

南極も北極も寒い所ということでは一致していますが、他では大きな違いもあるようです。

(1)南極と北極の違い
①地形について
南極は、南極大陸とよばれる広大な陸地の上に雪や氷が堆積していますが、北極には大陸はありません。
北極は、北極海と呼ばれる海がすべてで、海の上に大きな氷が浮いている状態です。
南極大陸は、公開されている写真を見ると、平坦な感じを受けますが、氷床と呼ばれる南極大陸を覆っている氷の厚さは、平均で約2450m、一番厚いところでは4000m以上にも達しているそうです。
この南極の氷は、南極大陸に降り積もった雪が凍った物です。
北極の氷は、海水が凍った物で、高さも10m程度だそうです。
つまり、この10mが全部融けてしまうと北極には何も残らないことになります。
②温度について
同じ氷の世界だから温度も同じくらいだろうと思っていましたが、南極の方がはるかに温度は低いそうです。
北極の年平均気温がマイナス30℃なのに対し、南極はマイナス60℃と言われ、平均で2倍の違いがあるそうです。
これは、先に述べたように地形の違いが影響しています。
北極は海の上に浮いているので、海の温度の影響を受けて下から暖められています。
それに対し、南極は大陸の上に氷や雪が張り付いています。
しかもその高さは平均で2450mもあります。
登山すると分かるように、高いほど温度は下がります。
南極点は2800mの高さのところにあるので寒いわけです。
これまでに記録された地球の最低気温は、北極に近いシベリアのオイミヤコンで観測されたのがマイナス71℃に対し、南極のロシアのボストーク基地ではマイナス89.2℃が記録されています。
③生息動物について
南極にいて北極にいない動物はペンギン類、エンペラーペンギン(コウテイペンギン) 、アデリーペンギン、ヒゲペンギン、ジェンツーペンギン、 マカロニペンギン等で、その反対は、ホッキョクグマやシロクマ、そしてホッキョクギツネです。
また、セイウチは北極に群れをなして住んでいます。
クジラとアザラシは両方に生息しています。
ペンギンは捕食性の高いヒョウアザラシとロスアザラシの餌になっています。
北極では、このようなアザラシ類は、ホッキョクグマなどの餌になっています。
④人間の定住について
南極には定住者は居ません。
かつては、領有権を主張するいくつかの国が住民を送りこんだこともありましたが、失敗に終わっています。
ただし、いくつかの国が科学的な調査のために観測基地を置いています。
南極観測基地は比較的緯度が低い南極半島に集中しています。
これらの基地で南極観測に従事する人口は、冬に1000人から夏に5000人程度です。
北極海は さまざまな大陸に接しているため、その沿岸や島(北極圏)には人が定住しています。
主には、アラスカやカナダ、スカンディナビア北部、ロシアなどです。
⑤天空の状況
旅行をして南半球にあるオーストラリアなどに行って空を見上げると、見える星の状況が異なっています。
北極と南極もこれと同様で、太陽や月あるいは星の動く向きが反対になります。
北極点で上を見上げると時計回りとは反対の動き、南極点では時計回りの動きになります。
天空赤道付近にあるオリオン座は、北極と南極では仲良く半分ずつしか見ることができないそうです。
南半球を旅行された方は気がついたと思いますが、トイレに入って水を流すと渦が日本のトイレと逆です。
そして、台風の渦も同様だそうです。
⑥季節の時期の違い
北半球と南半球の季節が反対になるのと同じように北極と南極の季節も正反対になります。
北極が夏の時は、南極は冬で、しかも暗闇の世界です。
太陽の恩恵を受けている地球ですが、地球の場所によって一様でなく、北極と南極ではそれが正反対に現れます。
これは、地球が23.4°傾いて自転しながら太陽の周りを回っている影響によるもので、北極が半年間太陽が当たり続けている時は、南極は太陽光の恩恵を受けることができません。
半年が経過すると逆の現象になります。
ただ、太陽の光を反射する月は見えるそうです。

(2)南極大陸
南極大陸は、今から2億年くらい前は 赤道の近くにあり、 森林が繁っていたり、恐竜が住んでいたりしていたそうで、とても暖かい環境でした。
その後、大陸が動いて、今から1千万年前、今の位置まで移動してきました。
その後、雪が降り積もって、やがて 氷に覆われた大陸となりました。
南極には、ロス海のエレバス山(3794m)をはじめ、いくつかの火山活動が見られる地域があります。
南極半島の近くにある デセプション島では1967年、69~70年に大きな爆発を起こしましたが、この島のフォスター湾内に地熱地帯があり、温泉が湧き出しているとのことで、南極で唯一の海水浴ができる場所として知られています。
南極大陸を発見したのは、19世紀初頭のべリングハウゼン(ロシア)の南極大陸周航の際の望見であるとされています。
南極点に最初に到達したのは、20世紀初めのアムンセン(ノルウエー)です。
アムンセンは、1911年12月14日に南極点に到達しましたが、その1ヶ月後の1912年1月17日にスコット(イギリス)が到達しました。
同時期には、日本人の白瀬矗は南緯80度付近まで到達していました。
この頃は、日本では明治の終わり頃です。
南極の氷は、大陸上に降り積もった物のため、中に当時の大気を封じ込めています。
だから、ボーリング調査を行うことにより、何万年も前の地球の大気を調べる事が出来ます。
現在では、何万年も前に降り積もった雪(氷)をボーリングして、過去の環境再現を行うような研究をしています。
南極の氷は、何百万年分の隕石を内封していて、氷の移動と共に隕石は地表に現れるため、南極では隕石が沢山取れます。
また、もともと赤道近くにあった大陸のため、化石や溶岩など、ほとんどすべての石が見れるそうです。

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南極大陸の平面図と断面図です。


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