サイエンスジャーナル

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2006年10月

みんな大好き!空にフワフワ浮く風船 中に入っている「He」とは?

科学大好き!アイラブサイエンス!このブログでは、最新科学の?をなるべくわかりやすくコメントします。
空に浮く風船の中に入っているものは? みなさんご存じですね。正解は「ヘリウム」です。

近くのイトーヨーカドーに買い物に行くと、よく子供に風船をもらいます。子供は本当に風船が好きで、 大人が気づかなくても風船をまっ先に見つけます。

もらえる風船の中には、空中に浮くものがあります。その中にはヘリウムが入っています。ヘリウムは水素の次に軽い気体で、化学的に安定しており水素のように爆発することもない気体です。

ヘリウムとはどんな物質なのでしょうか?今日はヘリウムについて学びます。 

知っておきたい基本情報
ヘリウムとは何か? ヘリウム(Helium)は原子番号 2、元素記号 He の元素。無色、無臭で、最も軽い希ガス元素でもある。

すべての元素の中で最も沸点が低く、超高圧下でしか固体にならない。ヘリウムは不活性の単原子ガスとして存在する。

また、存在量は水素に次いで宇宙で2番目に多い。ヘリウムは地球の大気中にも存在し、(0,0005%)鉱物やミネラルウォーターのなかにもとけ込んでいる。天然ガスと共に豊富に産出し、気球や小型飛行船の浮揚用ガスとして用いられたり、液体ヘリウムを超伝導用の低温素材としたり、深海へ潜る際の呼吸ガスとして用いられている。

標準状態ではヘリウムは単原子ガスとしてのみ存在できる。ヘリウムを固化するには非常に特殊な条件下におかなければならない。元素の中で沸点が最も低く、標準圧力下では温度を下げて絶対零度になっても液体のままであり、固化するにはさらに高い圧力をかける必要がある。

極低温下のヘリウムは超流動を示す。

ヘリウムでアヒル声!ドナルドダックボイス現象とは? 風船に次いで使われる用途としては、ドナルドダックボイスがあります。ヘリウムガスを吸うことによって、声が高くなり、アヒルのような声になります。これは、ヘリウムが空気中よりも音の伝わる速さが早いので起きる現象です。この状態で歌を歌ったり、早口言葉をしたりすると、面白いことになります。

この「ヘリウムを吸うと声が変わる」ということは、テレビでもおなじみで小学生でもよく知っています。このためヘリウムガスの入った風船から息を吸おうとすると大変です。

風船に入っているヘリウムは、ヘリウムだけが入っています。人の声を変えるために使うヘリウムはヘリウムだけでなく酸素もちゃんと入っているのでかんちがいしないで下さい。

風船のヘリウムだけを大量に吸いすぎると、酸素不足によって、窒息することがあるので気をつけましょう。 

もっと知りたい発展情報
ヘリウムの種類は?

ヘリウムには同位体としてヘリウム3とヘリウム4がある。

ヘリウム原子の原子核は 2つの陽子と2つの中性子からなり、周りを2つの電子が回って構成される(ヘリウム4)。同位体にヘリウム3(陽子 2、中性子 1、電子 2)がある。

ヘリウム3は、天然には非常に僅かしか存在しないので、原子炉で生成したものが利用される。原子炉内で、リチウム6に中性子を当てると、三重水素とヘリウム4ができ、この三重水素がベータ崩壊して、ヘリウム3となる(半減期12.5年)。

そのほか、人工的に作られた同位体としては、ヘリウム6,ヘリウム8,へリウム10などがある。

ヘリウムは何に使うの?

ヘリウムは空気よりも軽いため、浮揚用ガスとして使われ、広告用バルーンや天体観測用気球、軍事用偵察気球などに使用されている。ヘリウムは水素の 92.64%もの浮揚力があり、燃えないため、水素よりも安全なガスとして風船のガスなど広く利用されている。

ヘリウムの超流動とは?

超流動 (Superfluidity) とは、極低温において液体ヘリウムなどの流動性が高まり容器の壁面をつたって外へ溢れ出たり、原子一個が通れる程度の隙間に浸透したりする現象で、量子効果が巨視的に現れたものである。1937年、ヘリウム4が超流動性を示すことをカピッツア (P. L. Kapitza) が発見した。

ヘリウムは太陽から発見された?

ヘリウム (英 Helium、Greek ἥλιος helios、太陽に由来)は1868年にフランスのピエール・ジャンサンとイギリスのノーマン・ロッキャーがそれぞれ別個に存在を予言した。二人ともその年にあった日食の太陽光線について研究をしており、分光学での輝線スペクトルから未知の元素があることに気付いた。

エドワード・フランクランドがジャンセンの予言を立証し、さらにその元素が太陽の観測から発見されたことから、ギリシャ神話の太陽神ヘリオスの名に -ium をつけた名前を提案した。-ium は本来金属につけるラテン語の派生名詞中性語尾だが、これはこの時点でヘリウムが金属と思われていたからだった。

元素記号 He はその頭文字である。1895年にイギリスのウィリアム・ラムゼー卿によりウラン鉱石からヘリウム単体が取り出され、精製した結果金属でないことがわかったが、名前が変更されることはなかった。スウェーデンの化学者ニールス・ラングレットとパー・テオドール・クレーベはラムゼーと別個にヘリウムの分離に成功していた。

1907年にアーネスト・ラザフォードとトーマス・ロイズはアルファ粒子がヘリウムの原子核(ヘリウム4)であることを発見した。

1908年オランダのヘイケ・カメルリング・オネスは 0.9 K まで温度を下げることで液体ヘリウムを初めて製造した。この偉業により彼は1913年にノーベル賞を受けている。

1926年オネスの弟子であるウィレム・ヘンドリック・ケーソンはに初めて固体ヘリウムを作ることに成功した。
 

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秋の風邪の症状はなぜ?セイタカアワダチソウ花粉症説に迫る!

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我が家はこの時期、せきや鼻水、鼻づまりと家族4人全員の調子が悪い。春先もそうですが風邪をひいたような嫌な状態が続きます。おそらく何かのアレルギーだと思います。

外を歩くと青い空に穏やかな日差し、さわやかな秋の風景が広がっています。秋の七草の1つ「ススキ」の穂がキラキラしています。こんなにいい季節なのになんで気分が優れないんでしょう?

振り返ると、黄色が目立つ花がたくさん咲いているではありませんか。これが人によっては嫌われているセイタカアワダチソウです。

この花粉が花粉症の原因ではないかといわれています。ところが調べてみるとセイタカアワダチソウは虫媒花であり、花粉症の原因ではないという意見が多いようです。

今日はセイタカアワダチソウ花粉症説に迫ります。


セイタカアワダチソウの風景
近所の野原で見られたセイタカアワダチソウ果たして、この美しい黄色い花になんの罪もないと安心してよいのだろうか?

  


セイタカアワダチソウとは?
北アメリカ原産の帰化植物で、日本には明治に渡来したとされています。戦後、西日本を中心として、急激に分布が拡大し、荒地や土手、線路際等で大群生を作りました。このため、セイタカアワダチソウには「閉山草」「鉄道草」等の別名もあります。

10〜11月頃にかけて、花穂に1〜1.5cm程の黄色い花をたくさん咲かせます。この花穂の様子、ないし、種子の状態が泡を立てたように見えることから、セイタカアワダチソウと命名されています。

通常は1〜3m程度の高さに成長しますが、土手や線路際等では、夏季に除草作業が行われることが多く、低いまま、開花しているものも多く見かけます。

セイタカアワダチソウは花粉症の原因か?
花粉病の原因として騒がれた時期もありましたが、セイタカアワダチソウは虫媒花のため、風媒花のように風で花粉を撒き散らさないことがないことがわかってきました。

 
ニホンミツバチ            ベニシジミ

しかし、花粉症の要因としては間逃れたものの、花を揺さぶると多量の花粉を落とし、喘息を引き起こすことがあります。

無配生殖で種子を生じて繁殖していくため、瞬く間に生育範囲を広げていきました。このため、他の植物が絶滅するとされ、一時期は、かなり大掛かりなセイタカアワダチソウの絶滅運動が行われたこともありました。

無配生殖とは?
単為生殖の1つで,配偶体の卵細胞以外の細胞が単独に分裂,発達して胞子体(固体)を生ずる現象。

単為生殖は、接合なしに新個体が作られるので、雌側の遺伝子のみを受け継ぐことになる。また、接合を前提とした生殖細胞であれば、当然ながら染色体は単相であり、接合によって複相になるはずである。つまり、卵がそのまま発生を行えば、他の個体は複相であるのに、単相の個体が生じることになる。

普段から単為生殖を行っている生物では、そのため、卵など減数分裂で作られるべき生殖細胞を、減数分裂抜きで作っている場合や、減数分裂を起こした核が、ふたたび融合することで複相にもどる場合などがある。後者の場合、遺伝子の組み合わせの変更が行なわれているので、親と全く同じ個体にはならず、有性生殖の働きはあるが近親交配になる。

なぜセイタカアワダチソウはこれほど多くなったか?
セイタカアワダチソウは、地下茎からポリアセチレン化合物を出し、他の植物が生育できなくなる環境を作出します。(このように他の植物の繁殖を制御する物質をアレロパシー物質と呼びます。)

最近では、アレロパシーにより自家中毒を起こし、その勢いはかなり衰えてきたとされています。その一方で、山村等の高齢化により休耕田が増えたため、また繁殖し始めたという説も浮上してきました。

何かと嫌われることの多い植物ですが、花の少ない晩秋に咲くため、養蜂家には重宝されており、元々は蜜源植物として導入されたとする説もあります。

尚、近縁種には同じ北アメリカ原産の「オオアワダチソウ」がありますが、こちらは背が低く、花期は夏になります。

セイタカアワダチソウは食べれるか?
また、セイタカアワダチソウを「アキノキリンソウ」と呼ぶことがありますが、アキノキリンソウは日本原産のもので、30〜80cm程度にしか成長しません。アキノキリンソウの全草を天日で乾かしたものは一枝黄花と呼び、健胃・風邪の頭痛やのどの痛み等に優れた薬効があり、若芽を食用にもしますが、セイタカアワダチソウにも同様の薬効があるかどうかは不明です。しかし、十分にあく抜きすれば、セイタカアワダチソウの若芽も食用になるとのことですが、書物によっては有毒植物として記載いるものも数多くあります。

花粉症の原因は何か?
現在、秋の花粉症の原因とされているのがブタクサです。

ブタクサ(豚草、学名 Ambrosia artemisiifolia var. elatior )は北アメリカ原産で明治初期に渡来した帰化植物で、日本全国の道端や河原などに生息する、1メートル程度の一年草。

 目立たないが、よく探すとあちこちに見られる

雌雄同株の風媒花で、開花時期は7〜10月頃。雄花は、約2〜3mmの黄色い小花が複数集まった房が細長く連なり、その下に雌花が数個咲く。葉は細く切れ込む。

同属のオオブタクサ(A. trifida)は高さ2mほどになる(4m近くに達することもある)。葉は3つに切れ込み、葉の形からクワモドキとも呼ばれる。

ともに花粉症の原因として知られ、日本国内ではスギ、ヒノキに次ぐ患者数が存在するとされる。アメリカでは全人口の5〜15パーセントがブタクサ花粉症との統計がある。

ブタクサ花粉症の症状と対策は?
ブタクサは鼻アレルギーだけでなく、花粉によるぜん息をも引き起こします。それも、ブタクサが問題視されている理由の一つでしょう。

ブタクサによる鼻アレルギーの症状は、スギ花粉症と同じです。くしゃみ・鼻水・鼻づまりがあって、一見風邪みたいに見えます。時期的にも、夏の終わりで秋風の吹き始める頃がブタクサのシーズンですので、鼻風邪と混同されがちです。

ブタクサ花粉症についても、鼻アレルギー治療の基本は同じです。

1. 家の窓を開き放たない。花粉の家屋内侵入を予防します。
2.外出から帰ったら、衣服に付着した花粉を払い落とす。
3.抗アレルギー剤の内服や点鼻・点眼を早めに行なう。そのためには、鼻風邪かなと思っても長引く場合には耳鼻科医を受診する。
 

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化学療法に道はあるか?ザクロの化学成分がガンに効く?

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現在、ガン治療で注目されているのは免疫療法です。これはガン細胞を抑えるはたらきをもった免疫細胞を自分の体の外で大量に培養して、からだにもどすことで、ガンを治療しようとする方法です。

体の免疫力を増加させる方法で自然の理にかなった方法です。しかしすでに抵抗力の弱りきった人はどうしたらよいでしょう。速効性は期待できません。

化学療法ではもはやガンには対抗できないのでしょうか?

化学療法には、必ず副作用があります。ところが、最近ザクロジュースが前立腺ガン細胞を死滅させる効果があることがわかりました。ザクロは自然の果物ですから副作用も少ないはずです。

どんな成分がガンを消滅させたのでしょう?まだわかりません。また前立腺ガン以外には今のところ効果がありません。しかし新たな可能性を感じます。 

今日はザクロとガン化学療法について学びます。 

関連するニュース
ザクロに前立腺がん抑制成分、名古屋市立大が研究発表


果物のザクロに、前立腺がんの細胞を死滅させる成分が含まれていることが、名古屋市立大の朝元誠人・助教授らの研究で分かった。

横浜市で開催中の日本癌(がん)学会で28日発表した。

朝元助教授らは、人間の初期の前立腺がん細胞を培養し、濃度5%のザクロ果汁の溶液に入れて影響を調べた。すると、わずか30分で激しい反応を起こし、がん細胞が死滅した。前立腺がんにこれほど強く作用する天然物質は例がないという。他のがん細胞には効果がなかった。

また、前立腺がんのラットに、5%濃度のザクロジュースを飲ませたところ、がん縮小効果がみられた。ザクロの何の成分が効いているかは不明。

朝元助教授は「普通の食品に、こんな作用があるのは珍しい。成分が分かれば、前立腺がんの予防や治療への応用が期待できる」と話している。(2006年9月28日  読売新聞) 

ザクロとは?


ザクロ(石榴、柘榴、若榴、英:pomegranate)はザクロ科ザクロ属の小高木、もしくはその果実。原産地はイラン東部。

 赤い果実にどんな化学成分が?

果実の赤く硬い外皮を割ると透明な赤い小さな実が無数に出てくる。実は小さな種を含み、甘酸っぱくて食用。果皮を乾燥させたものは石榴果皮(せきりゅうかひ)といい、煎じて飲むと下痢止めや虫下しになる。花言葉は円熟の美。子孫の守護。

果実のしぼり汁で磨くと湯気でも鏡が曇らないといわれ、風呂の鏡を磨くために用いた、そこから風呂への入り口を柘榴口という。屈み入ると鏡鋳る(鏡を磨くこと)とを掛けたものともいう。

グレナデンシロップはザクロのシロップである。色が似ているガーネットを柘榴石と呼ぶ。

初夏に鮮紅色の花を咲かせ、他の樹木が緑の中で目立つため中国の詩人王安石は、『万緑叢中紅一点』と詩に詠んだ。花は子房下位で、がくと花弁は6枚、雄蕊は多数ある。果実は秋に熟す。

日本では庭木、盆栽など観賞用に栽培されることが多く、矮性のヒメザクロ(鉢植えにできる)や八重咲きなど多くの栽培品種があり、古典園芸植物のひとつでもある。 また、最近ではザクロの果汁に前立腺がんの細胞を死滅させる成分が含まれていることが分かり、医学会からも注目を集めている。ただし、ザクロの何の成分が前立腺がんに効くのかはまだ不明。 

化学療法とは?


薬物をつかって癌を治療する方法をいう。薬物は血流によって体の隅々にまではこばれるので、手術や放射線では治療できないところにまで広がった癌に有効である。さまざまなタイプの抗癌剤が使用されているが、そのほとんどが癌細胞のDNAの合成や機能をさまたげるものである。したがって、活発に分裂する細胞ほど化学療法に対し感受性がある。正常組織は癌よりも分裂細胞が少なく、薬に対して抵抗性をしめす。

化学療法に感受性が高く、高い確率で治癒が可能な癌には、子宮癌、小児の急性白血病、ホジキン病、びまん性大細胞性リンパ腫、睾丸癌、卵巣癌、肺の小細胞癌、いくつかの小児の癌などがある。これらの癌は、診断されたときにはすでに広がっている場合が多く、ほかの手段では治療が不可能な場合が多い。化学療法はその他の進行癌でも、長期にわたって癌をコントロールしうるので、一般に癌の一時的緩和にもちいられる。

化学療法のおもな問題は、ほとんどの治療薬が高い毒性(副作用)をしめすので、毒性をコントロールし、耐性のリスクを減らすことである。化学療法を実施するときは早めに治療を開始し、適正量の薬剤をできるだけはやく反復使用する一方、患者に、毒性から回復する機会をあたえることが重要である。また、骨髄移植や末梢血幹細胞移植などの支持療法の進歩もいちじるしい。

化学療法をおこなう場合は、多剤併用療法といって、作用の仕組みのことなる数種の抗癌剤を同時につかうことが多い。ただし、抗癌剤とほかの薬剤を併用したときに、予想外に強い副作用がでることがあるので、専門医でも細心の注意が必要とされる。

化学療法は、外科手術や放射線療法と併用されることもある。最初の治療として手術をした場合に、補助療法としてもちいる。ふつうは手術後におこなうことが多い。併用療法により乳癌の治癒率は大幅に向上した。化学療法を補助療法としておこなうおもな目的は、手術前からすでにあった微小転移巣を消滅させることである。最近では、化学療法が補助療法として手術の前におこなわれている。この療法は補助的な化学療法として同様の効果があるが、癌を小さくして手術をしやすくすることもできる。 
 

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太古ロマン 中生代の琥珀にハナバチ発見 ミャンマー

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地球の歴史は、産出する化石の種類によって地質時代に区分されるようになった。

地球の誕生は46億年前と考えられているが、現在知られている最古の岩石は、40億年前のものである。

カンブリア紀より古い時代の地層からは、ほとんど化石が産出しないので、一括して先カンブリア時代とよぶ。

カンブリア紀以降(まとめて顕生代とよばれる)は、大型化石が多産するため、生物種の移りかわりが地質時代の境界認定に使われてきた。

まず古生代、中生代、新生代と大きく3分され、それぞれの代は、さらに細かくいくつかの紀に分けられる。

紀はさらに世に区分され、世は地球の歴史の最も小さな時間単元である期に分けられる。

代の名称は、その当時の生物群がどの発展段階にあったかということを考慮して、古い型の生物が繁栄した古生代、新しい型の生物があらわれた新生代、その間を中生代と名づけられた。

今日は46億年という、長い地球の歴史のなかで約4億年前地上に初めて出現した動物のなかま「昆虫」の話題である。

ミャンマーの約1億年前の地層にハナバチの入った琥珀が見つかった。

ハナバチはミツバチのように花の蜜や花粉を集めるハチの総称である。約1億年前から花を咲かせる被子植物が出現、繁栄したといわれている。

恐竜の繁栄した太古の時代に、今と同じ野山の風景の一部が見られたと思うと興味深い。

今日は昆虫の出現した時代と昆虫の化石について学ぶ。(参考HP 生物学入門、おもしろ昆虫化石館)

 琥珀中のハナバチ 中生代 ミャンマー


関連するニュース
1億年前の琥珀にハチ 米研究者がミャンマーで発見


最も古いハナバチの仲間はわずか体長約3ミリとアリのように小さいが、花粉をせっせと運んで植物の繁栄に貢献したらしい――米国の研究者が、約1億年前のハチ入り琥珀(こはく)をミャンマー(ビルマ)で発見した。26日に米科学誌サイエンス電子版で発表する。

琥珀は大昔の松ヤニなど樹脂の化石。周囲にいた昆虫などを取り込み、タイムカプセルのように保存することがある。

今回のハチは白亜紀初期(約1億年前)の琥珀から、よい保存状態で全身が見つかった。これまで知られているハナバチの化石より4500万〜3500万年古いという。

体長は2.95ミリメートル。枝分かれした羽毛状の体毛など、花に集まるハチの特徴を多く持っていた。この毛は頭や脚などから生えており、現在のハチ同様、幼虫のエサにする花粉集めに使っていたらしい。

ハナバチの仲間などの昆虫が花から花へと花粉を運ぶ役割を果たすことで、白亜紀初期から中期にかけ、花を咲かせる植物が急速に多様化したと考えられている。

茨城県自然博物館の久松正樹・首席学芸主事は「原始的なハチの仲間の化石は約2億年前のものが見つかっているが、被子植物と関係の深いハナバチが中生代から見つかったのは新しい発見」と話している。(asahi.com 2006年10月26日)

知っておきたい基本事項


化石
動植物の遺骸・遺物・遺跡などが地層中に保存されていたもの。

示相化石
その生物の生活していた環境がわかる化石

示準化石
その生物の生活していた時代がわかる化石

中生代
中生代(ちゅうせいだい)は、古生代・中生代・新生代と分かれる地質時代の大きな区分の一つ(約2億5000万年前〜約6500万年前)。 恐竜が生息していた時期にほぼ対応する。

昆虫の化石
(300万年前頃 新生代第三紀鮮新世 兵庫)

    
チョウ             シロアリ          ケバエ

くわしくわかる発展事項


琥珀
コハク(琥珀)とは木の樹脂が地中に埋没し、長い年月により固化した宝石である。

ペンダント、ネクタイピンなどの装飾品に利用される。鉱物ではないが、硬度は鉱物にも匹敵する。色は、黄色を帯びた水あめ色のものが多い。世界的には、リトアニア、ポモージェ、東プロイセンなどバルト海沿岸地域が主な産地である。日本国内では、岩手県久慈市近辺で産出される。

上述したように琥珀は、樹脂が地中で固化してできるものである。そのため、石の内部に昆虫(ハエ、アブ、アリ、クモなど)や植物の葉などが混入しているものも珍しくない。マイクル・クライトンは小説『ジュラシックパーク』において、琥珀に閉じ込められた蚊から恐竜の血液を採取し、その中に含まれているDNAを採取することで恐竜を蘇らせるという設定を用いた。

ハナバチ
ハナバチとは、ハチ目の昆虫のうち、幼虫の餌として、花粉や蜜を蓄えるものの総称。代表的なのは、ミツバチ、クマバチやマルハナバチなどである。
ハナバチとは、ハチ類の中で、花に訪れ、蜜や花粉を集め、幼虫の餌としてそれらを蓄える習性をもつものである。分類上は、ヒメハナバチ科、コハナバチ科、ハキリバチ科、ミツバチ科などに所属するものがこれにあたる。系統的にはカリバチの中でもアナバチ類と縁が近い。

多くは小型から中型のハチで、体は丸っこいものが多い。ハナバチ以外でも多くのハチが下唇の先端に蜜などの液体を吸うために、中舌というブラシ状の細かい毛に覆われた舌の様な構造を持っているが、ハナバチでは特にこの中舌が長く伸び、これに1対の下唇鬚とさらに1対の小顎外葉が添えられて、花の奥から蜜を吸いだす口吻を構築している。また、体は木の枝のように細かく分岐した毛で覆われて花粉がつきやすくなり、後肢や腹部に体の表面についた花粉を集めて運搬するのための構造が発達するものも多い。

一般にハナバチは花の受粉を行なうため、農業上は益虫として扱われる。また、ミツバチは蜂蜜を採取するために飼育される。

昆虫の出現時期
最初の陸上節足動物の化石は、4億1,500万年前のものだ。植物を追って陸に上がった節足動物は、脊椎動物より5,000万年前はやく上陸したことになる。

昆虫も約4億年前に出現したと考えられている。数億年の間に世界で今名前のついている昆虫だけで、100万種類もあるといわれている。これは大変な数で、人間はわずか一種類である。1日1種類に出会うと年間で360種類。30年やっても1万種類しか出会えない。 

 

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私たちの生活を豊かにする「新素材」にはどんなものがあるか?

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今日は私たちの生活を豊かにしてきた「新素材」について学んでみたい。 

炭素繊維とは?
カーボンファイバー、あるいは繊維状炭素ともよばれ、ほとんどが炭素でできている繊維。一般には黒鉛繊維もふくめて炭素繊維とよんでいる。軽量で高強度、高弾性というすぐれた性質があるところから、テニスラケットやゴルフクラブなどのスポーツ用品、航空宇宙関係などで多くつかわれる材料。ガラス繊維とならんで、代表的な無機繊維である。

ファインセラミックとは?
セラミックというのは英語で焼き物という意味でガラスや陶磁器などのことをいいます。ファインは細かいとか上質という意味があり、ファインセラミックは材料を細かくしたセラミックです。

セラミックには熱や薬品に強い。固いなどの性質があります。また圧力によって電気を発生するものもあります。

こうした性質を利用して、耐熱材、人工骨、ナイフなどに使われています。

液晶とは?
液体としても固体(結晶)としてもふるまう物質の総称。液晶中の分子は、液体中の分子に似て比較的自由にうごけるが、その一方で固体結晶中の原子のように、規則的に配列する。ただし、液晶がこのような液体と固体の両方の性質をもつのは、一定の温度と圧力あるいは濃度のもとにあるときだけである。

それよりも高い温度か低い圧力のもとでは、液晶の分子が同じ並び方をする性質はうすれ、通常の液体と同様に不規則になる。また、低い温度か高い圧力のもとでは液晶の分子はたがいにうごかなくなり、通常の固体のようになってしまう。

液晶は、大きくサーモトロピック液晶とライオトロピック液晶にわけられる。サーモトロピックは、温度によって、ライオトロピックは濃度によって、一定のレベル以上で液晶となる。サーモトロピック液晶には分子の形や並び方によってネマティック(棒状の分子が長軸方向にならぶ)、コレステリック(らせん状にならぶ)、スメクティック(層状にならぶ)などの種類がある。

液晶の光学的性質は、電界や磁界をくわえることによって変化させることができる。たとえば、ある種の液晶は弱い電界をくわえることによって透明から不透明に変化したり、光の偏光面(→ 光学)を回転させる働きをもつようになる。これらの性質をつかって、表示装置として利用され、デジタル式腕時計や電卓、携帯テレビ、ノート型パソコンなどにもちいられている。

吸水性ポリマーとは?
自重の数百倍以上という大量の水を吸収できる材料で、高吸水性ポリマーなどともいう。固体と液体の中間的な状態にあって、水にとけない架橋された高分子(→ ポリマー)の膨潤体のことをさしている。

ハイドロゲルは、分子間に水分を化学的にとりこんで全体が膨潤するために、とりこまれた水分はなかなか外界へ出てこない。日常生活でみられるものでは、コンニャクのようなもので、体積の大部分が水である。架橋とは、ゴムに硫黄を添加してできるような構造で、2本の直鎖状の高分子が直接または間接に原子をはさんで結合した状態にある。

膨潤体とは溶媒にいれた物質が大量の溶媒を吸収してその物質全体がふくらむことをいう。日常生活でもすぐれた保水性を生かして紙おむつやソフトコンタクトレンズ(→ 眼鏡)、生理用品、薬のカプセル(→ ドラッグ・デリバリー・システム)など、さまざまな分野で利用されている。

形状記憶合金とは?
大きな力をあたえてもはなすとゴムのように元の形状にもどったり(擬弾性)、すこし加熱するだけで元にもどったりする性質(熱弾性)をもっている合金のことをいい、こうした特性のことを形状記憶効果という。

形状記憶合金は、1951年に金-カドミウム合金とインジウム-タリウム合金で最初にみいだされた。63年にはアメリカの海軍兵器研究所でチタン-ニッケル系の合金でこれをはるかにしのぐ形状記憶効果をみいだし、これ以来、形状記憶合金が一躍有名になった。

1970年に、形状記憶効果が、熱弾性型マルテンサイト変態(→ マルテンサイト)に特有な現象であることがわかった。マルテンサイト変態とは鋼を焼入れしたときに、オーステナイトからマルテンサイトを生じる変化をさした。

同じ現象が他の合金でもみられるので、2つの金属原子がつながる相手をかえる拡散をともなわずに、原子の位置が1原子距離以内でずれる現象をいうようになった。

これは低温で変形するときに、一般の金属のように、原子どうしの滑りで変形するのではなく、結晶内の原子がわずかに位置をかえて変形しているためである。

超電導物質とは?
超伝導 (ちょうでんどう、 Superconductivity) は、超低温環境下で金属に生じる現象で、電気抵抗がゼロになることからこのように呼ばれる。超伝導現象が生じる物質のことを超伝導体 (Superconductor) といい、超伝導状態で流れる電流のことを超伝導電流という。

超伝導状態では、ゼロ抵抗以外にも超伝導体内部から磁場が排除される(マイスナー効果)などの顕著な現象が見られる。さらに、超伝導体は磁場に対する応答の違いから第一種超伝導体と第二種超伝導体に分かれることが知られている。

後者では超伝導体中を磁束量子が格子状に貫通することで超伝導状態と磁場が共存可能になり、磁束が超伝導体中の不純物などに固定される(ピン止め効果)ことによりゼロ抵抗を維持している。いわゆる「磁気浮上」現象ではこの磁束のピン止めが重要な役割を果たす。工学分野では、超電導と書かれることがある。

水素吸収合金とは?
水素ガスを吸収して固体状態で貯蔵し、必要に応じてとりだすことができる合金のこと。水素貯蔵合金ともよばれる。

白金やパラジウムなどの金属は多量の水素を吸蔵するが、遷移元素や希土類元素の合金も大量の水素を吸蔵することが1970年ごろに発見された。代表的な水素吸蔵合金には、オランダのフィリップス社が開発したランタンとニッケルの合金(LaNi5)と、アメリカのブルックヘブン国立研究所で開発された鉄とチタンの合金(FeTi)がある。

水素吸蔵合金は、常温でしかも比較的低い圧力の水素雰囲気の中、固体の水素化物を容易に生成できる。一般に遷移元素は高圧の水素を供給するか温度をあげていくと水素を吸収しはじめる。一方、金属の種類によって水素原子が気体分子の状態から金属結晶の中に吸着されるために要するエネルギーがことなり、水素を放出する。

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日本の猛暑にも影響 インド洋ダイポールモード現象とは何か?

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太平洋のエルニーニョに匹敵する大規模な気候変動がインド洋にも存在することが知られていたが、このほどスーパーコンピューター「地球シミュレータ」で発生の予測をすることに成功した。

はるかインド洋で日本の猛暑にも影響を及ぼす。インド洋ダイポールモード現象とは何か学びたい。 

関連するニュース
日本の猛暑に影響、インド洋版エルニーニョの予測成功


日本の猛暑などに影響を及ぼす、インド洋の西側で海面温度が異常に上昇する「インド洋ダイポールモード(IOD)現象」の発生や推移を予測することに、海洋研究開発機構(本部・神奈川県横須賀市)の研究チームが世界で初めて成功した。

この現象は、太平洋で起きるエルニーニョ現象と同様、世界規模の異常気象の要因として注目されており、長期予報などに役立ちそうだ。
IOD現象は、インド洋で5月〜12月にかけて、南東風が強まり、東側の表層にある高温の海水が西側に吹き寄せられることで発生する。東側のスマトラ島付近では深海の冷水が上昇するため海面温度が下がる。
1961年以降、10回発生。オーストラリアで干ばつ、東アフリカでは大雨になりやすい傾向があり、西日本の猛暑も密接な関連があることが分かってきた。
研究チームは過去数十年分の海面温度や気温の推移データから、IODの発生予測モデルを開発。昨年11月、スーパーコンピューター「地球シミュレータ」で、今年10月までのインド洋西部の海面温度の推移を計算したところ、今年8月以降、IOD現象が発生するとの予測が出た。実際の観測でも発生が確認され、予測モデルが有効であることが示された。
(2006年10月16日  読売新聞)

知っておきたい基本事項
エルニーニョとは?
ペルー沖の東太平洋で海水温が上昇する現象。平年値より0.5度以上の高い状態が数か月〜1年程度続くこと。

ラニャーニャとは?
エルニーニョとは逆に平年値より0.5度以下の低い状態が続くことをラニャーニャという。

もっと知りたい発展情報


ダイポールモード現象とは何か?
ダイポールモード現象(ダイポールモードげんしょう)とはインド洋熱帯域において東部で海水温が低くなり、西部で海水温が高くなる気象現象。それに伴って起こる風や気候の変化を含むこともある。

外部の気候因子よってインド洋で南東貿易風が強化されると、東側にあった高温の海水は西側へ移動させられ、また東側では深海からの湧昇や海面から蒸発が盛んになるために海水温が低下する。

そのため、インド洋の西側にあるアフリカ大陸東岸では海水温の上昇により蒸発が盛んになり降水量が増加する。逆にインド洋の東側にあるインドネシアでは蒸発が抑えられるので降水量が減少する。このためダイポールモード現象は多雨による洪水、乾燥に伴う山火事といった異常気象を引き起こす原因となりうる。

またこの現象はテレコネクションによってアジア各地の気候に影響を及ぼしているとされる。フィリピンから中国南部、インドシナ半島からインド北部にかけては降水量が増加するとされる。さらにその北側にある日本では降水量が減少し猛暑となるとされる。
 

エルニーニョと地球環境

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地球大循環とエルニーニョ

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いつまでも花が長持ち!花粉のない植物を開発 筑波大チーム

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種子植物は美しい花を咲かせる。花びらの色や香りで虫を呼びよせ、虫の力で花粉を運ばせる。花粉がめしべの柱頭につくことによって受粉、受精し花の役目を終える。

したがって受粉しない間は、花は咲き続けることになる。花屋さんで百合の花の花粉の入った袋(やく)を取っているのは、長持ちさせる意味がある。

植物のDNA、遺伝子操作によって、「ペクチン」をつくらせないようにすると花粉のできない花ができた。筑波大大学院の佐藤忍教授らの研究チームが新しく開発した。

今日は種ができる有性生殖のしくみと、種ができないしくみについて学ぶ。 

関連するニュース
筑波大チーム、花粉ない植物を開発…種できず花長持ち


植物の遺伝子の働きを調節することで花粉ができないようにする手法を、筑波大大学院の佐藤忍教授らの研究チームが開発した。

様々な遺伝子組み換え植物の花粉の拡散防止に役立つほか、種ができないため、草花の花を長持ちさせることが出来るという。

研究チームは、植物の細胞同士を結びつける「ペクチン」という糖類に着目。タバコの仲間の植物を使って、特定の薬品を作用させると、ペクチン合成ができなくなるように遺伝子を操作した。ペクチンは花粉の合成などにもかかわっているため、これにより、花は咲くものの、花粉ができない状態を作り出すことが出来た。

種が出来ない点を除けば、植物の成長や開花には異常はなく、実際に花が長持ちする効果も確認されたという。(2006年10月23日  読売新聞) 

知っておきたい基本事項


有性生殖(ゆうせいせいしょく)
生物の生殖法の一種。卵と精子などの性細胞が合体して新しい個体をつくるふつうの生殖法。無性生殖に対する語。

種子植物の有性生殖
種子植物では,おしべのやくの中で花粉がつくられ,めしべの胚珠の中で卵細胞がつくられる。

花粉がめしべの柱頭につくことを受粉という。受粉すると花粉から花粉管がのびて,胚珠内の卵細胞に達し,花粉管の中の精細胞の核(精核)が卵細胞と合体して受精卵となる。これを受精という。

受精すると胚珠は発達して種子となり,受精卵は種子の中の胚となる。胚が発達して新個体となる。

動物の有性生殖
多くの動物は,雌の体の卵巣の中で卵がつくられ,雄の体の精巣の中で精子がつくられる。精子の核と卵の核が合体することを受精という。

魚類・両生類など,水中で生活する動物の多くは,体外受精が行われる。雌が水中にうんだ卵に雄が精子をかけ,精子は水中を泳ぎ,卵にたどりついて受精する。

は虫類・鳥類・ほ乳類など陸上で生活する動物の多くは,精子が乾燥しないように,交尾によって精子を雌の体内に送りこんで,体内で受精する。受精卵が細胞分裂してやがて胚となり,体のいろいろな部分の組織や器官がつくられて,新しい個体となる。

くわしく知りたい発展事項


ペクチン (Pectin) とは?
植物の細胞壁に含まれる複合多糖類。熟した果実の中につくられる炭水化物のひとつ。マツの形成層や柑橘類の皮にふくまれ、白い無定形質で、水にとかすと粘性の溶液になる。

牛乳などCa2+をふくむものと反応しゲル状の沈殿をつくる。糖や酸と適度な割合で混合するとゼラチン状の物質になり、ジャムの粘性増加剤となる。市販のペクチンは、リンゴやレモンからとり、ペクチンが不足している果物のジャムをつくるときに使用する。

種なしブドウのしくみ
種なしブドウは、ジベレリン処理によって作ります。ジベレリンは、植物自身が本来持っている成長ホルモンの1種です。ジベレリンには細胞の分裂を早めるはたらきがあります。農薬(植物成長調整剤)としても利用されています。

一般的に植物は、めしべの柱頭に花粉が付着して受精が起こると、花のある器官(子房など)が肥大し、種子の入った果実を作ります。

ところが、ブドウの開花前に、コップにジベレリンを入れ、花穂を浸すなどの処理をすると、開花後すぐに成長し結実。種なしの果実ができます。

そのままですと果実が著しく小さくなるため、満開後にもう一度ジベレリンで処理し、もとの大きさと同じくらいに肥大させます。こうすると、収穫期が3週間ぐらい早くなりますし、粒数が増えるので収量も多くなります。

日本で、この生産技術により栽培されているブドウは、「デラウエア」がほぼ100%、その他「ピオーネ」、「巨峰」、「マスカット」にも利用されています。

種なしスイカのしくみ
スイカの場合はブドウとは異なり、染色体数を変えて作る方法です。種のあるふつうのスイカは、染色体を基本数の2倍持つ2倍体です。この2倍体のスイカの成長点(苗の先端)に、コルヒチン(ユリ科植物に含まれるアルカロイドの1種)を作用させると、4倍体のスイカができます。

さらに、このスイカのめしべに2倍体スイカの花粉をつけると、3倍体のスイカの種ができます。3倍体スイカは、染色体の分裂が不規則になるために種を作る能力がありません。そのため3倍体スイカの種を植えると、種なしスイカになるのです。

しかし、種なしスイカは手間がかかるなどの理由から、現在ではあまり作られていません。バナナが種を持っていないのは、3倍体だからです。

受精しない果実(単為結実)
また、温州ミカンやカキ、パイナップルなどのように、受粉しないか、受粉しても受精しないで、子房が肥大し、種なし果実になるものがあります。このような現象を、「単為結実」といいます。
 

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じわり地球温暖化!北上する蝶「クロボシセセリ」本土で初確認

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地球温暖化のために恐れていた事態がつぎつぎに起こっている。

巨大台風の発生、熱波、砂漠化、海面上昇などなど私たちに何ができるだろう?そして、まわりの生物まで変わろうとしている。

最近、南の国に棲むはずの蝶が北上をして身近に見られるようになった。ナガサキアゲハ、クロコノマチョウ、ツマグロヒョウモン、ムラサキツバメ、アカボシゴマダラ、クロボシセセリ などなど...注意して今度探してみよう。見たことのない蝶が近くにいるかもしれない。

今日は地球温暖化と北上する蝶について学ぶ。(参考HP 蝶の図鑑他) 

関連するニュース
沖縄や奄美に生息のチョウ、クロボシセセリ本土で初確認


沖縄や鹿児島・奄美大島などに生息する小型の南方系チョウ、クロボシセセリが、鹿児島県指宿市のフラワーパークかごしまで捕獲された。本土で確認されたのは初めてという。

同パークによると、職員が20日、ランタナの花の蜜を吸っている1匹を捕まえた。鹿児島昆虫同好会の福田晴夫会長によると、クロボシセセリは茶色っぽい羽を広げると3センチ余り。下羽に黒い斑点があるのが特徴だ。

台湾やフィリピンなどにいるが、地球温暖化の影響か、少しずつ生息地域が北上。国内では73年に西表島や石垣島、77年に沖縄本島、96年に奄美大島で発見された。屋久島や種子島では見つかっておらず、福田会長は「いきなり指宿で見つかってびっくりした」。

同パークは近く、園内に放し、本土で冬を越せるかどうか観察する予定だ。(sahi.com 2006年10月23日) 

知っておきたい基本事項


地球温暖化の原因物質は?

地球温暖化の原因となる物質には、二酸化炭素以外にメタン、フロン、亜酸化窒素などがある。

地球温暖化で予想されることは?
1.巨大ハリケーンが発生する
2.熱波が人の命を奪う
3.広大な地域が乾燥する
4.生物相や食料事情が激変する
5.熱帯病感染地域が拡大する
6.海面上昇のため環境難民が2億6千万人出現する 

もっと知りたい発展事項


クロボシセセリとは何か?

セセリチョウ科セセリチョウ亜科クロボシセセリ属 Suastusクロボシセセリ Suastus gremius (Fabricius,1798)

元々は沖縄には分布していなかった種ですが、1970年代にヤシの苗木に着いて沖縄に侵入したと言われています。沖縄は地理的条件から、このような侵入種が多いのですが、そのすべてが定着出来るわけでもありません。しかし、このクロボシセセリは、侵入後完全に定着し安定した発生を続けているようです。
 このように定着した理由として、食樹がヤシ類のために、幼虫期の餌資源での競合種が少ないことがあるでしょう。また、成虫の吸蜜源は充分にあるでしょうから、これも問題にならないはずです。このような理由から古くからの土着種のような印象を持つのかもしれません。

北上する蝶は他にあるの?

北上するナガサキアゲハ

読売新聞2002年11月30日の記事によると、棲息地の北上が続いている南方系の蝶、ナガサキアゲハの翅の模様が、北上とともに変化し、黒い部分が大きく濃くなっていることが、坂氏(京都大エネルギー科学研究科教授)の研究でわかったそうです。

  

北上は地球温暖化の影響とみられており、坂氏は「地球温暖化は、生き物の棲息域だけでなく、形状にまで影響を与えている」と警告しています。

ナガサキアゲハは東南アジア原産で、翅を広げると14cmにもなる日本最大級のアゲハ類です。坂氏が採集した蝶や各地の標本、資料などで研究したところによると、インドネシア産は、翅に白い斑紋が目立つのに、台湾、九州、本州と北へ向かうにつれ、白い部分が少なくなり、黒くなってくるそうです。

同氏が、ギフチョウのサナギを5℃程度の冷蔵庫で飼育し、羽化させる実験をしたところ、やはり羽の黒化が見られたそうです。

このため同氏は、蛹の時期に寒冷刺激を受けると、寒さに備えて日光を効率よく受けるため、黒くなると推測しています。ナガサキアゲハも温暖化で北上したものの、やはり冬場の寒冷刺激は避けられず、黒化したと見ています。

生物の棲息域の北上は、クロコノマチョウ、ツマグロヒョウモン、ムラサキツバメ、アカボシゴマダラにも見られます。

 
クロコマノチョウ                ツマグロヒョウモン

  
ムラサキツバメ                  アカボシゴマダラ

温暖化など「環境の変化による外因説」が有力ですが、同氏は、「北上に伴う生体の適応」という内因も働いているとみており、「様々な生物の体や生態に、すでに温暖化の負担がかかり、体の変化が起きている。一刻も早く、温暖化対策を進めるべきだ」と述べています。
 

温暖化の衝撃―“超食糧危機”が来る
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地球温暖化 日本はどうなる?

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ドラエモンもびっくり!「透明マント」実現に一歩近づく

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ドラエモンの透明マントが実現に一歩近づいた。マントがある種の光を反射しない実験に成功した。

私たちが物体があると認識できるのは、物体に当たった光が反射して目にはいるからだ。もし光を反射しなかったらその物体は見ることができない。

果たしてそんなことができるのだろうか?

自然界にはある。ブラックホールがそうだ。存在は証明されているが、だれも見た人はいない。光が反射しないからだ。そればかりか光を曲げたり吸収したりする。

今日は光の基本的性質について学ぶ。 

関連するニュース


透明マント実現できる? 「見えなくする」理論確認 
かぶれば姿が見えなくなる「透明マント」実現の第一歩?――米デューク大など英米の研究グループが、特殊な微細構造の金属素材で物体を囲うことにより、物体に当てた電磁波を反射させずに裏側へ迂回(うかい)させる実験に成功した。ものが見えるのは、電磁波の一種である光が当たって反射し、目がその反射光をとらえるからだ。この反射がなければ何もないように見えるはず、という発想を確かめる試みだった。19日発行の米科学誌サイエンスに論文を発表する。

実験の基となった発想は、欧米の別の研究グループが今年5月、「理論的には物体を見えなくする素材は作れる」と同誌に発表した。物体から反射光が返らないと、目が物体の存在を認識できず、あたかも物体が透明になったようにみえる、との理屈だ。

今回のグループは、物体に当てた電磁波をねじまげて反射させずに、裏側へ迂回させるような特殊な構造の素材を考案。その素材で囲んだ直径約10センチの銅製の円筒に電磁波を当て、反射を大幅に抑えるのに成功した。

完全に見えなくするためには、反射する光のすべての波長を迂回させる必要があるため、今回の実験成果のままでは「透明マント」の実現は遠い。ただし、レーダーを無力化する技術に応用するため、米軍が研究しているとも言われている。 (asahi.com 2006年10月19日)

知っておきたい基本事項


光の直進
光は,空気や水,ガラスのような一様(密度が同様)な物質の中では直進します。


光の反射
鏡を見ると姿が映ります。私たちから出た「光」が鏡に反射して目に見えているからです。「光」は,光を通さないものにあたると,はね返されます。このことを「光の反射」といいます。


光の屈折
光は,空気中から水中などに進むとき,進む方向を変えます。光は,密度が違う物質の間を通るときに折れ曲がる性質があります。

このことを光の屈折といいます。プリズム,レンズ(望遠鏡や顕微鏡に使われていますね)などもこの光の屈折を利用しています。

くわしく知りたい発展事項


光が曲がる蜃気楼
光は密度の違う物質の中を通るときに曲がる性質がある。海水の温度が高く、そこに冷たい空気が流れ込んでくると、下が暖かく上が冷たい空気の層ができる。冷たい空気の方が密度が高いから、光はそこを通る時に、冷たい空気の方に少し曲がる。これが蜃気楼の原理だ。 

下の図では光はg-a、f-aとまっすぐ進むルートとg-b-a、f-d-aの屈折するルートの2通り通るために写真のような蜃気楼が現れる。



重力レンズの原理
光の湾曲が着目されたのは,Einsteinが一般相対性理論を発表した後のことであった。一般相対性理論によると物体が存在することで重力が生じ,その重力によって周りの時空が歪められる。光は時空に沿って道筋が最短になるように伝播するので,時空が曲がっていれば光路も湾曲することになる。 

 

重力の大きな天体が地球との間にあるために後方の天体の光が曲げられてリング状に見えている。

光が反射しないブラックホール
ブラックホールとは、重力が強いために光さえ脱出できない天体をいいます。太陽の8倍以上の質量をもった星では、その進化の最終段階で超新星爆発を起こし、星の外層部を吹き飛ばしますが、逆に中心核は重力収縮します。この中心核の質量が太陽の2〜3倍に達しない場合は中性子星になりますが、それ以上の場合、自分自身の強い重力のために星を支えることができなくなります。そして最後には重力崩壊し、物質が外に飛び出せない領域(ブラックホール)をつくるのです。



ブラックホール想像図 ブラックホール自体は見えないが重力レンズのためまわりの天体の光が曲がって見える。
 

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冥王星はどうなったか?新惑星の定義を再確認

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冥王星が惑星でなくなってから、2ヶ月ほどたちます。そのことの衝撃が強すぎて、惑星とは何かがまだよくわかっていません。

多分、大きな天体だけを惑星としたのだろうという予想はつくのですが、はっきり説明できないことに気がつきました。

そこで落ち着いて惑星の新定義を見なおしてみたいと思います。今日は惑星の新定義について学びます。



月より小さい冥王星などの天体は太陽系に多数存在することがわかった


関連する事項
惑星の定義(国際天文連合)


1.太陽系の惑星とは、「太陽の周りを回り」「十分大きな質量を持つために自己重力が固体としての力よりも勝る結果、重力平衡形状(ほぼ球状)を持ち」「その軌道近くから他の天体を排除した」天体である。

2.太陽系の dwarf planet とは、「太陽の周りを回り」「十分大きな質量を持つために自己重力が固体としての力よりも勝る結果、重力平衡形状(ほぼ球状)を持ち」「その軌道近くから他の天体が排除されていない」「衛星でない」天体である。

3.太陽の周りを公転する、衛星を除いた、上記以外の他のすべての天体は、Small Solar System Bodiesと総称する。

さらに、冥王星について次の決議が採択されました。

冥王星・セレス・2003UB313はdwarf planetであり、Trans-Neptunian objectの1つにふくまれます。

dwarf planetは今後の観測によって増える可能性がありますが、惑星が増える可能性は低いでしょう。

dwarf planetやsmall solar system bodies、Trans-Neptunian objectをどのような日本語に訳すのかは、日本学術会議や関係学会などで慎重に検討することになります。 

知っておきたい基本情報


惑星とは何か?
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 の8つである。

冥王星はどうなるのか?
冥王星は「dwarf planet」になる。また海王星外の小天体の1つになる。

新定義「dwarf planet」とは何か?
「dwarf」とは「普通より小さい」という意味「planet」は「惑星」ということなので小惑星のことかと思われるが、小惑星は asteroid とか minor planet という言葉があるので「矮惑星」と仮訳されている。正式和訳は決まっていない。

「Small Solar System Bodies」 とは何か?
これまでの小惑星、彗星、太陽系の小天体の総称。正式和訳は決まっていない。

「trans-Neptunian object」とは何か?
これまでの海王星の外側にある小天体の総称。正式和訳は決まっていない。

くわしく知りたい発展事項


なんで冥王星は惑星でなくなったか?
国際天文学連合(IAU)ではこれまで、どのような天体を「惑星」と呼ぶのかは、はっきり定義されていませんでした。しかし、冥王星は次の点で、水星から海王星までの惑星とは違っていることが知られていました。

水星から海王星までがほぼ同じ平面上を、ほぼ円に近い楕円軌道で公転しているのに対し、冥王星は17度も傾いた軌道を持ち、一部が海王星の軌道の内側に入るほど軌道が円から歪んでいる。 半径が1195kmしかなく、次に小さい水星の半分以下しかない(ただし、1930年の発見当時は観測精度が低く、地球の二分の一程度の半径と見積もられていた)。

観測技術の進歩により、1990年代から海王星以遠でさまざま天体が発見されはじめ、冥王星を含めて、惑星の定義についての検討が始まりました。

例えば、1992年には、冥王星軌道の外側を回っている天体、1992 QB1が発見されました。1992 QB1は半径が100km程度と、惑星にしては小さいと考えられましたが、さらに翌年には1993 FWが発見されます。

現在では1000個を超えるこの種の天体は、trans-Neptunian objectまたはエッジワース・カイパーベルト天体と呼ばれています。このような状況下で、冥王星は、海王星以遠にある多くの似たような天体のひとつなのではないかと考えられるようになります。

1990年代後半になると、冥王星を、惑星ではなく小惑星の10000番に割り当てようとする考えなどが国際天文学連合内で提案されるようになりました。国際天文学連合は、太陽系研究に関係するメンバー約500人から電子メールで意見を集めましたが、この時は大多数に支持される結論には至りませんでした。

2000年代に入り、海王星以遠の領域には次々と大型の天体が見つかり始めます。2000年には、セレスより大きく、冥王星の半分程度の直径を持つ2000 WR106が、2001年にはさらに大きい2001 KX76が発見されました。

そして2005年7月29日、ついに、冥王星より大きいと考えられる2003 UB313が発見されたのです。同時に、2003 EL61および2005 FY9という、やはり冥王星に近い大きさを持つ天体の発見も報告されました。これらの発見によって「惑星とはなにか」という議論が再燃することになります。

2年近い討議と7名の特別委員会での検討がなされ、今年、3年に一度開かれる国際天文学連合(IAU)の総会で、惑星の定義についての決議がおこなわれました。

総会の初めに提出された案では、惑星とは、(a)十分な質量を持つために自己重力が固体としての力よりも勝る結果、重力平衡(ほとんど球状)の形を持ち、(b)恒星の周りを回る天体で、恒星でも、また衛星でもないもの、と定義されました。

また、惑星をclassical planetとdwarf planetに分けました。この定義にしたがえば、水星から海王星までの8つがclassical planet、冥王星・セレス・カロン・2003 UB313がdwarf planetです。惑星は合計で12個になり、dwarf planetは今後も増え続けることが予想されました。

しかし、この案には、多くの批判があり、「軌道の側面や天体力学的な側面からの定義をすべき」など、様々な反対意見が出されました。

結局、定義案はひとつにはまとまらず、案を4分割してそれぞれ別々に採決することになりました。その結果、下記のような惑星の定義が採択されたのです。

・太陽系の惑星とは、「太陽の周りを回り」「十分大きな質量を持つために自己重力が固体としての力よりも勝る結果、重力平衡形状(ほぼ球状)を持ち」「その軌道近くから他の天体を排除した」天体である。
・太陽系の dwarf planet とは、「太陽の周りを回り」「十分大きな質量を持つために自己重力が固体としての力よりも勝る結果、重力平衡形状(ほぼ球状)を持ち」「その軌道近くから他の天体が排除されていない」「衛星でない」天体である。
・太陽の周りを公転する、衛星を除いた、上記以外の他のすべての天体は、Small Solar System Bodiesと総称する。 

さらに、冥王星について次の決議が採択されました。
・冥王星は上記の定義によって dwarf planet であり、トランス・ネプチュニアン天体の新しい種族の典型例として認識する。(国立天文台HPより) 

 

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時間とは何か?1000兆分の0・32秒 世界最短の光を実現!

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きわめて短い時間のことを「刹那」といいます。刹那とは何秒ぐらいのことなのでしょうか?

先日、理化学研究所で1000兆分の0・32秒間の光をつくり出すことに成功しました。すごい技術ですが、あまりピンと来ません。短い時間がわかると何がわかるのでしょうか?

ふだん私たちは目に見えるものしか認識できません。見えない部分は推測で判断してきたわけです。しかし顕微鏡や望遠鏡が発達してくると細胞や原子構造、ビッグバンのしくみなど様々なことがわかってきました。

日常生活で見られる物よりも遥かに速い現象を「止めて」観測すると、その現象への理解を深めることができます。球速160kmのボールの回転のしかた。陸上競技100mを9.8秒で走る選手の筋肉の使い方など様々な発見があります。

テレビでスポーツ中継を見ていると、しばしば得点シーンなど大事な場面は必ずスローモーションで再生されます。この再生で、選手やボールの動きをゆっくり、あるいは「止めて」見る事によって、なぜそのような結果に至ったかがわかります。

一瞬だけ光る「パルス光」を出すパルスレーザーは、速い動きを止めるためのいわばストロボの役割を果たすものとして、長い間開発が続けられてきました。

現在、「アト秒化学」と呼ばれるこの分野は、世界各国で盛んに研究されており、化学反応や分子振動などよりも早い究極の高速運動である「原子内部の電子の周回運動」を止めて見る事を1つの大きな目標としています。 

今日は時間とは何かその基礎について調べます。(参考HP 国立天文台・理化学研究所)

関連するニュース
1000兆分の0・32秒、最短「ストロボ光」を実現


理化学研究所と東大の研究チームが17日、1000兆分の0・32秒間だけ光る世界最短のパルス光を作り出したと発表した。

超高速で進む現象を観察する「ストロボ」としての応用が期待される。
 チームは、異なる波長のレーザー光を重ね合わせ、X線並みの短い波長を持つパルス光を作成。速度を測ったところ、発光時間はわずか320アト秒(アトは100京分の1)で、世界記録(450アト秒)より短いことが分かった。

パルス光をカメラのストロボのように用いれば、原子を周回する電子のふるまいなどが、コマ送りのように観察できるようになる。物性研究などの分野に革命をもたらすと期待される。

成果は米科学誌「フィジカル・レビュー・レターズ」の電子版に掲載された。
(2006年10月17日23時17分  読売新聞)
 

知っておきたい基本事項


時間はどうやってきまっているか?
地球の自転を基準にして「1日」という長さが決められ、その24分の1を1時間、さらにその60分の1を1分、その60分の1を1秒としました(太陽暦)。その他、月が1回公転する時間を1月と決める方法(大陰暦)もあります。

現在では地球の自転速度が一定でないことがわかりました。そこでセシウム原子のエネルギー状態が変化するときに出す電磁波の周期を規準にした原子時計が使われています。→後述

うるう年とは何か?
地球が太陽のまわりを1回公転する時間を1年といいます。1年は365日といいますが正確には約365.2日あり0.2日のずれがあります。このずれを調節するために4年に1度1年を366日にしています。

具体的には、西暦で4で割り切れる年はうるう年で2月が29日まであります。2004年と2008年がうるう年になります。→例外あり後述 

もっと知りたい発展事項


時間はどうやって決まっているか?
測定技術の進歩により、地球の1日の時間は一定でないことがわかりました。そこでより精密な原子の周期運動によって測定する事になりました。これを原子時計といいます。

国際単位系では時間の基本単位として秒を定義しており、2004年現在、「1秒はセシウム133原子(133Cs)の基底状態にある二つの超微細準位間の遷移に対応する放射の 9,192,631,770(約100億)周期にかかる時間」と定義されています。

原子時計とは何か?
原子時計は、原子または分子の、特定のエネルギー準位間の遷移にともなう電磁波の周波数を時間間隔の基準とする。つまり、原子の電子の状態に変化がおこり、2つの状態の間を振動する。その振動が規則ただしいことを利用している。このような電磁波は、原子または分子に固有の周波数をもち、ひじょうに精度がよい。

原子時計にはふつうセシウム原子がつかわれ、国際単位系の時間の基本単位である秒を定義するのにつかわれている。この時計では、いちばん低いエネルギー状態(基底状態)のうち、ある超微細エネルギー状態にあるセシウム133の原子に、別の超微細エネルギー状態へ遷移するときの共鳴周波数に近い周波数をもつマイクロ波をあてる。

このマイクロ波の周波数を調整して、ちょうど共鳴周波数になると、セシウム原子が別のエネルギー状態へ遷移する。このときのマイクロ波の振動が91億9263万1770回くりかえされると1秒になると定義されている。

セシウム原子時計はきわめて正確で、長期間にわたり安定している。もっとも高精度なセシウム原子時計は、100万年にプラスマイナス1秒程度の誤差といわれている。

60秒を1分、3600秒を1時間、86400秒を1日としています。

うるう年とは何か?
地球が太陽の回りを一回りするには、約365.24219日かかります。グレゴリオ暦では、1年の平均日数が、この日数に近くなるようにうるう年を入れています。

.西暦年号が4で割り切れる年をうるう年とする。

の例外として、西暦年号が100で割り切れて400で割り切れない年は平年とする。

例えば、西暦2004年、2008年、2012年、・・・はに当てはまりますので、うるう年になります。また、西暦2100年、2200年、2300年はに当てはまりますので、平年となります。さらに、西暦2000年、2400年は、100でも割り切れますが400でも割り切れてしまいますので、には当てはまらず、のとおりにうるう年となります。

とはいっても、グレゴリオ暦法での1年の平均日数を計算すると365.2425日になりますので、グレゴリオ暦の1年と実際の1年との間には約0.00031日程度の差があります。そのため、数千年程度で1日のずれが生ずるはずです。しかし、そのときにどのように修正をおこなうのかは、今のところはっきり決まっていません。

地球の自転はどうして一定でないのか?
地球の自転速度は、長期的には、主に「潮汐摩擦」(潮の満ち引きによって起こる海水と海底との摩擦)によってだんだん遅くなっています。

 しかし、数年から20年ぐらいの期間で考えると、地球内部にある「核」の運動の変化や、地球規模での水(海水、陸水、氷河)の分布変化などが原因となって変動し、自転速度は、必ずしも一定の割合で遅くなっているわけではありません。

それでは地球の自転はどのぐらいの割合で遅くなっているのでしょう。西暦1900年には地球が1回転するのにかかる時間がちょうど24時間だったのに対して、2000年には、地球は24時間より約2ミリ秒(1ミリ秒は1秒の1000分の1)長くかかって1回転しています。

1回転にかかる時間が100年間で2ミリ秒長くなっていることになりますので、もしもこの割合がこれからもずっと続くと考えると、5万年で1秒、1億8千万年で1時間長くなることになります。このことはつまり、1億8千万年後には、1日の長さが25時間になってしまうということを意味しています。

しかし、この割合でずっと地球の自転が遅くなり続けるのかどうかはわかりません。現に、2003年現在、地球の自転を観測すると、地球は24時間より約1ミリ秒長くかかって1回転しています。2000年のころと比べると、地球の自転速度は、むしろやや速くなっているのです。

以上のように、地球の自転から決まる1日の長さが正確に24時間ではないため、そのずれが累積したときには調整をする必要があります。この調整のことを「うるう秒」といいます。 
 

原子時間を計る―300億分の1秒物語

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世界初の体細胞クローン哺乳類、ヒツジの「ドリー」はなぜ早く死んだのか?

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 クローンとは何か?

 イヌやネコのペットは相変わらず人気が高い。ウサギやモルモット、ハムスターも根強い人気だ。 最近はペットのクローンをつくる会社ができたそうだ。愛着のあるペットにも寿命がある。クローンをつくっておけば同じペットと一生つきあえるかもしれない。

 しかし、まだまだクローンには技術的な問題が多く、すべてのクローンは通常のものより寿命が短いなどの欠点が指摘されている。クローンとは何か?クローンの問動点は何だろう?
 クローンは、同一の遺伝情報を持つ個体または細胞の集団をいう。 はじめは、栄養生殖によって増殖した個体集団を指す生物学用語として定義された。本来の意味は挿し木である。 

 植物については、古くから挿し木などのクローン技術が農業、園芸で利用されている。動物については、動物の体細胞(普通の細胞)の核を受精卵の核と交換する方法などで行われる。 


  
ドリーと出産したボニー   ボリー


 クローン猫売れず、廃業へ 米企業「毛の模様が違う」
 世界で初めてクローンペットのビジネスを始めた米カリフォルニア州のベンチャー企業、ジェネティック・セービングス・アンド・クローン(GSC)社が、年末に廃業することが分かった。クローン猫の需要が少なかったのが原因という。

 AP通信によると、同社は9月に顧客へ送った手紙で、新たなクローンペットの注文は受けないと表明し、中止の理由を「クローンペットを商業化できる技術を開発するまでに至らなかった」と説明している。成功率の向上が課題だったが、うまく行かず採算が合わなかったようだ。

 同社は2000年に設立され、飼い猫を亡くした愛猫家らに、クローン技術を使って元の猫のDNAからクローン猫を誕生させて届けていた。計5匹誕生させたが、実際に販売できたのは2匹だけだったという。同じDNAを引き継いでいても、毛の模様は同じにはならず、こうしたことも需要が伸びなかった一因とみられる。
 クローン猫は1匹3万2000ドル(382万円)。同社は昨年、当初の5万ドル(597万円)から値下げしていた。 (asahi.com 2006年10月13日) 

 クローンの歴史
 では、世界で最初のクローン動物は何だろう?正解はウニ。1891年、ドリューシュはウニの2細胞期に、これを完全に2つに分けそれぞれ育てていくと、同じ遺伝子を持つクローン固体が生じた。

 1891年ドリーシュはウニ卵の分割により正常なウニ幼生を発生させ、これは初めて人工的に作製された動物個体クローンであった。

 1952年世界最初のクローン動物は、R.BriggsとJ.J.Kingがヒョウガエルの初期胚の細胞や核を、不活化した未受精卵に移植することにより作られた。

 1962年初めての体細胞クローンがガードンによりアフリカツメガエルオタマジャクシからを移植することで作製されている。

 1981年哺乳類では Willadsen がヒツジで受精卵からクローン個体を作った。

 1996年にキャンベルらによってヒツジ乳腺細胞核由来のクローン(ドリー2003年 2月14日死亡)が作られ、これは哺乳類の体細胞クローンから作られたという点で注目を集めた。

 1998年日本で初めて(平成10年7月)にクローン牛第1号が誕生して以来、2005年3月までに443頭の体細胞クローン牛が生まれた。クローン豚139頭、ヤギ5頭も生まれている。

 しかし、443頭のクローン牛のうち142頭が死産または出生直後に死亡しており、これまでにつくられたクローン動物にはすべて何らかの異常が認められ、体細胞クローンマウスの半数以上の寿命が通常のほぼ半分であることも報告されるなど、未解決の問題がまだ多く残されている。

 1998年ウシにおいてもクローン個体の成功が報告された.Wakayama らが、体細胞を直接核を除去した卵子に注入することにより、細胞融合を行わずクローン個体を作製できることをマウスで報告した。このホノルル法が現在、クローン作成法のスタンダードとなっている。

 これらの方法を用いて、その後、ヒツジウマヤギウサギブタネコラットなど多くの哺乳動物で、体細胞由来のクローン作製の成功例が報告されている。

 2005年哺乳類において最も生殖工学の適用が難しいとかんがえられていたイヌでのクローン作製が,韓国の研究者グループによって報告された。

 クローン人間はできるの?
 ヒトのクローンはいまだ成功していないとする考えが一般的ではあるが、公にされることなくすでに作成されている可能性を完全に否定することはできない

 ドリーの誕生以来、医薬品になる物質を多く含んだ乳の出る乳牛や、良質の肉を提供する家畜、移植用の臓器を提供する動物などの開発をめざした研究が世界中で活発に進められ、体細胞クローン技術は遺伝子導入動物作製の成功率を従来法の20倍以上に上げるので、動物の体を用いた医薬品等の生産プラントでの利用が期待されている。 希少動物を他の動物に生ませて繁殖させることへの応用が期待される一方、アメリカでは04年に飼い主の依頼で死亡したネコの体細胞クローンから作ったクローンネコが5万ドルで買い取られたり、05年8月には政府の規制にもかかわらずイヌの体細胞クローンが誕生するなど、倫理面とともに政治面からも問題が生じている

 クローンの問題点

2006年現在、ほぼすべての動物のクローン体には何らかの欠陥(エラー)が報告されており、この技術を人間に適用するのは、倫理的な問題以前に技術的な問題があるとされている。たとえば、細胞の分裂に必要なテロメアの長さが短いことがわかってきている。そのため、クローン体は通常より寿命が短い可能性も否定できない。 1998年4月ドリーは妊娠し、子羊「ボニー」を出産しました。ボニー出産の翌年にも3頭の子供を出産したが、2001年末にはヒツジの「老化現象」といわれる関節炎を後ろ足におこしていることがわかりました。

 なぜヒツジのドリーは死んだのか?

 ドリーは、染色体の中のテロメアとよばれる老化とかかわりの深い部分が、同年齢のヒツジよりも約20%短い。そのため、早期に老化してしまうこととの関係性が指摘されていた。そして03年2月14日、ウイルス性の肺癌(はいがん)が悪化し、回復がみこめないため安楽死させられた。ヒツジはふつう11〜12歳まで生きるが、ドリーは6歳7カ月だった。

染色体の末端にあるテロメア


 テロメアとは?
 テロメア (Telomere) は染色体の末端部にある構造。染色体末端を保護する役目をもつ。Telomere はギリシア語で「末端」を意味する τέλος (telos) と「部分」を意味する μέρος (meros) から作られた語である。

 真核生物染色体は直鎖状であるため末端をもち、この末端部に存在する構造がテロメアである。

テロメアは特徴的な繰り返し配列をもつDNAと、様々なタンパク質からなる複合体である。テロメアは染色体末端をDNA分解酵素やDNA修復機構から保護しており、テロメアを欠いた細胞では染色体の分解や染色体末端どうしの異常な融合がおこる。

参考HP Wikipedia クローン 文部科学技術省
 

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イチゴが記憶力を向上させる?ポリフェノールの一種「フィセチン」が認知症に効く!

科学大好き!アイラブサイエンス!このブログでは「誰にでもわかる最新科学」を目指します。
 

イチゴなど果物に多くふくまれる物質が記憶力を向上させ、老化防止認知症にも効果があることがわかりました。

その物質の名は「フィセチン」あのガムやお茶でおなじみのフラボノイドの一種だそうです。フラボノイドはポリフェノールの一種で抗酸化作用があります。

今日はフラボノイド・ポリフェノールについて学びます。(参考HP Wikipedia他)

 

関連するニュース

フラボノイド:「フィセチン」摂取で記憶力向上


野菜や果物に広く含まれるフラボノイドの一種「フィセチン」を摂取すると、記憶力が向上することを、武蔵野大(西東京市)と米ソーク研究所の共同チームが動物実験で確認し、16日付の米科学アカデミー紀要電子版に発表した。フィセチンはイチゴに多く含まれているが、「人への効果はこれから調べる」としている。

記憶をつかさどるのは、大脳の奥にある「海馬」だ。海馬に入ってきた情報は「長期増強」という仕組みで記憶として定着する。武蔵野大薬学研究所の赤石樹泰助手と阿部和穂教授は、認知症に効果のある物質を探す過程で、フラボノイドの一種フィセチンに注目した。フラボノイドは強い抗酸化作用があり、老化防止への効果が知られるポリフェノールの代表的な物質

ラットの海馬を取り出して生きた状態に保ち、フィセチンの水溶液を細胞にかけると、長期増強を担う分子が活性化した。他のフラボノイドで増強効果は見られなかった。

次に生きたマウスを使って実験した。2個の物体を健康なマウスに記憶させ、24時間後、2個のうち1個を別のものにすり替えて再び見せる。前日、物体を見せる前にフィセチンの水溶液を飲ませたマウスは、「記憶にない」すり替えた物体にだけ興味を示した。しかし、この水溶液を飲まなかったマウスは、どちらの物体にも均一に興味を示し、前日に見たことを忘れていた。

阿部教授は「フィセチンが脳の海馬に達し、記憶増強物質として働いたと考えられる。人間でも同様の効果が期待できるかもしれないが、マウス並みの効果をイチゴで得るには大量に食べる必要がある」と話している。(毎日新聞 2006年10月17日 21時02分)

 

知っておきたい基本情報


ポリフェノールとは?

ポリフェノールは、光合成によってできた植物の苦味成分で、全ての植物に含まれ、色が濃いもの、苦味や渋いものに多く含まれています。

アントシアニン、フラボノイド類、タンニン類、ケルセチン、イソフラボンなどがあります。その注目される有効性は、体内での抗酸化作用であり、悪玉コレステロールの酸化を防ぎ、動脈硬化などになりにくいといわれています。

ポリフェノールはがんの発症を抑える成分としても研究がすすめられています。

ポリフェノールを多くふくむ食品は?

お茶、ワイン、リンゴ、ブルーベリー、レンコン、柿、バナナ、ブドウ、リンゴ、ブルーベリー、玉ねぎ、ほうれん草、ブロッコリー、春菊、豆腐、納豆、そば、ココア、チョコレート、ウーロン茶、プルーン、じゃがいもなど多彩です。

フラボノイドとは?

フラボノイドとは、植物に含まれる緑や青、紫、赤などの色素成分の総称でポリフェノール類の1つです。ポリフェノールの中で最も重要な成分で、大豆に含まれるイソフラボンや、ベリー系の果実に含まれるアントシアニン、お茶に含まれるカテキンなどもフラボノイドの一種です。 紫外線を吸収、活性酸素を除去し、病気・老化から守ります。

 

くわしく知りたい発展事項


フィセチンとは?

野菜や果物に広く含まれるフラボノイドの一種 

フラボノイドとは?

フラボノイド (flavonoid) は天然に存在する化合物で、フラバンの誘導体。色素性を持つものも多く、強い抗酸化力を持っている。植物ではカロテノイドと同様に酸素の多く発生する場所に存在するが、カロテノイドよりも色が淡いので分かりにくい。着色料として用いられたりもしている。ヒドロキシル化したものをフラボノールとよび、いわゆるポリフェノールとして一般に知られている。紅葉の誘発物質であるアントシアニンなどもフラボノイドである。

フラバン フラボノイドの基本構造

 

ポリフェノールとは?

ポリフェノール (polyphenol) とは、分子内に複数のフェノール性ヒドロキシ基(ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香環に結合したヒドロキシ基)をもつ植物成分の総称。ほとんどの植物に含有され、その数は 5,000 種以上に及ぶ。光合成によってできる植物の色素や苦味の成分であり、植物細胞の生成、活性化などを助ける働きをもつ。

フェノール ポリフェノールは複数のフェノールを持つ

香料や色素として古くから食品、化粧品に使われていたが、人間にも抗酸化作用(動脈硬化や脳梗塞を防ぐ)、ホルモン促進作用などの効力を与えることが近年明らかになったため、様々な種類のポリフェノールが発見・抽出・開発され、医薬品、健康食品として多くの商品を生み出している。

海馬

脳の中で側頭葉の内側にあって、側脳室下角の底面に突出する神経構造で、断面の形状が海にすむタツノオトシゴ(英語で海馬hippocampus)に似ていることからこの名前がついた。

大脳皮質の中で系統発生的に古い古皮質に属している。細胞構成も単純で、より新しい皮質は6層構造をもつが、3層の細胞層しかなく規則的である。いわゆる大脳辺縁系に属し、長期記憶(とくに陳述的、あるいは顕在的記憶という、思いだして意識できる記憶)の形成をになう。 

 

烏龍茶の魅力―ポリフェノールに秘められた効果と効能

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新元素発見!原子番号118 できた数わずか3個すぐ崩壊

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新しい元素が発見されたという。原子番号が118番の物質だという。しかし、その数はわずか3原子。しかもすぐに分裂し他の物質に変わったという。

水素が1番、ヘリウムが2番というふうに物質には番号が付けられている。単純に考えると118番目の物質ということであるがどんな物質だろう。

原子番号が大きくなると密度が大きく、ずっしりと重くなる。金や鉛がそうだ。

いったいこの世界にはどのくらいの物質が存在しているのだろう。

今日は原子とは何か。重たい元素にはどんなものがあるのかを学びます。
 

関連するニュース

原子番号118、米露チームが最も重い新元素発見


原子番号(陽子の数)が118番の最も重い新元素を発見したと、米ローレンス・リバモア研究所とロシア合同原子核研究所の研究チームが16日、発表した。

物質をつくる最小の構成単位が原子という小さな粒で、原子は内部に「陽子」と「中性子」を含んでいる。

同じ数の陽子を持つ原子の仲間が元素と呼ばれ、陽子の数がおよそ110個を超えるあたりに新元素発見の可能性がある。

ロシアの粒子加速器で昨年、カリフォルニウム(原子番号98)にカルシウム(同20)のイオンを大量に当てた結果、118番元素が3個発生。すぐにヘリウム原子(同2)を放出して116番元素へと変わり、最終的にはより小さく軽い元素へと分裂した。

118番元素は、1999年に米国の別の研究チームが「発見した」と報告し、すでに「ウンウンオクチウム」と名付けられているが、その後、報告がねつ造と判明した。(2006年10月17日10時55分  読売新聞)

 

知っておきたい基本事項


原子  

物質をつくる最小の構成単位。一個の原子核とそれをとりまく何個かの電子とから構成される。

元素

同一の原子番号をもつ原子の種類を集合的に元素とよぶ。

原子番号

ある原子について、その原子核の中にある陽子の個数のことである。 

例 水素H 原子番号1 金Au 原子番号79 

原子記号

元素あるいは原子を表記するために用いられる記号のことであり元素記号ともいう。

例  Cu  O  C      

化学式

化学物質を元素の構成で表現する表記法である。主に物質の分子を原子記号で表したものである。

例 CuO  C  Cu   CO2

化学反応式

物質の化学変化や化学反応の量的関係を、化学式で表現した式である。

例  2CuO + C → 2Cu + CO2 
 

もう少し知りたい発展事項


自然界に存在する最も重い元素は?

正解は原子番号92「ウラン(U)」です。

ではウランより重い元素は何でしょう?

正解は超ウラン元素や超重元素です。 これらはすべて人工でつくられた物質です。

現在までに発見されているものには、ネプツニウム(Np、93)、プルトニウム(Pu、94)、アメリシウム(Am、95)、キュリウム(Cm、96)、バークリウム(Bk、97)、カリホルニウム(Cf、98)、アインスタイニウム(Es、99)、フェルミウム(Fm、100)、メンデレビウム(Md、101)、ノーベリウム(No、102)、ローレンシウム(Lr、103)があります。

以下時代とともに、ラザホージウム(Rf104)、ドブニウム(Db105)、シーボギウム(Sg106)、ボーリウム(Bh107) 、ハッシウム(Hs108)、マイトネリウム(Mt109)、ダームスタチウム(Ds110) 、レントゲニウム(Rg111)などが発見されています。

このあたりの物質はα壊変して、数秒で別の元素に変わります。 

超重元素とは?

重い元素をもとめて、今も研究がつづけられています。原子番号110番以上の元素は超重元素とよばれます。これらは半減期がミリ秒からマイクロ秒(1000分の1秒から100万分の1秒)単位とあまりにも短いため、確認がひじょうにむずかしい。理論上は、原子番号114の超重元素とその付近のいくつかの元素は、核構造が比較的安定だと予測されています。

原子番号113、114、115、116と発見が認められていますが正式な名前はまだありません。今回118が発見されました。

超ウラン元素や超重量元素はどうやってつくるの?

ウラン中性子が吸収させたり、加速器によって原子核同士を衝突合体させると、ウランより重い元素が生成されます。
 

 

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世界最小のゲノムを発見!その正体は虫と共生する細菌?

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ゲノムという言葉をよく聞くようになった。もう、おなじみになったDNAの一部分にゲノムはある。

DNAは糖のなかまのデオキシリボースとリン酸、塩基という物質が集まってできている。   このうちの塩基の部分の並び方が遺伝に関係していて、この並び方をゲノム(塩基配列)という。  

今、様々な生物のゲノム(塩基配列)を探る研究を世界中の生物学者が取り組んでいる。2003年に人のゲノム(塩基配列)が解読されてからこの分野は注目されるようった。  

そして今回、世界最小のゲノムが発見された。その長さは人の2万分の1しかない。人のゲノムが200mだとしたら世界最小ゲノムはわずか1cmしかない。  実に生物の多様なことに驚かされる。こんな仕組み誰が考えたのだろうか?  

今回の発見はもう一つ意味がある。それは細胞内小器官発生のメカニズムにつながる発見ということである。  

葉緑体やミトコンドリアなどは、共生していた細菌が、進化の過程で細胞に取り込まれたと現在考えられており、今回の発見がそのメカニズムを解く鍵になりそうだ。

現に、この共生細菌はこの昆虫の中だけにしか存在しない。もう少しで昆虫の細胞とこの細菌は一体化するかもしれない。   今日はゲノムと共生細菌について学ぶ。 

関連するニュース
最小ゲノム細菌:昆虫の体内に共生…東大チームなど発見
遺伝子レベルで最も小さい生命体といえる細菌を、理化学研究所や東京大などの研究チームが見つけた。昆虫の体内に共生する細菌で、全遺伝情報(ゲノム)の大きさを示す塩基数はヒトの約2万分の1の16万対しかなく、これまで解読を終えた約2000種の生物では最も少なかった。生物進化の解明に役立つ成果で、13日付の米科学誌サイエンスに発表した。

この細菌は「カルソネラ」で、エノキ類の樹液を吸う昆虫キジラミの体内でしか生きられない。一方、キジラミも、カルソネラにアミノ酸を作ってもらっている。

解読の結果、塩基数はこれまで最少だった細菌ブフネラの45万対の3分の1で、ヒト(30億対)や大腸菌(460万対)を大幅に下回った。遺伝子の数も182個と最少で、DNAを複製する重要な遺伝子がなかった。キジラミと共生関係を築くうちに失ったらしい。

ヒトなどの細胞でエネルギーを生産する小器官のミトコンドリアや、植物の葉緑体も共生細菌に由来するとされる。研究チームの服部正平・東大教授(ゲノム科学)は「解読結果をもとに、ミトコンドリアが誕生した過程など生物の進化の謎解きにも迫りたい」と話す。(毎日新聞 2006年10月13日)


知っておきたい基本情報


ゲノム  
DNAは糖のなかまのデオキシリボースとリン酸、塩基という物質が集まってできている。  このうちの塩基の部分の並び方が遺伝に関係していて、この並び方をゲノム(塩基配列)という。

DNA
DNAは糖のなかまのデオキシリボースとリン酸、塩基という物質が集まってできている。  塩基   塩基というと普通はアルカリ性の物質のことを指す。DNAの塩基というと核酸塩基のことである。→後述塩基数

塩基数とはDNAの塩基の数がいくつ並んでいるかである。DNAは2本鎖なのでふつう対であらわす。

ヒトの場合30億対。大腸菌で460万対。今回発見のカルソネラで16万対ある。

遺伝子
生物の遺伝的な形質を規定する遺伝情報の1単位。DNAのゲノムが決定する。

くわしく知りたい発展事項


キジラミ
昆虫類ヨコバイ亜目腹吻群のなかま。同じ仲間にアブラムシ、セミがいる。

大部分の種が植物の汁液を吸って生活しており、農作物から汁を吸うものには害虫として扱われるものが多く含まれる。

 
キジラミ                         キジラミ中に黄色く見えるのが細菌    

共生細菌とは?
他の生物と共生している細菌のこと。

ウメノキゴケなどの地衣類は菌類と藻類からなる共生体で、菌類は乾燥などの環境変化から共生体を保護し、藻類は光合成によって栄養供給の役割を担っているなど、高度に相互依存している。

マメ科の植物は根に根粒菌と呼ばれる細菌を共生させている。

アブラムシでは細胞内にブフネラと呼ばれる細菌が生息していて、アブラムシにはつくれないアミノ酸を供給している。

我々ヒトの体内には大腸菌や乳酸菌など数多くの細菌が共生している。 

マーギュリスの細胞内共生説とは?
1970年マーギュリスが提唱した仮説。ミトコンドリア葉緑体は細胞内共生した他の細胞(それぞれ好気性細菌藍藻に近いもの)に由来すると考える。

核酸塩基
塩基というとアルカリのことであるが、DNAやRNAの塩基はアデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウラシルの5種類に限られ、これらを核酸塩基という。


アデニン         グアニン       シトシン       チミン      ウラシル

 

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臓器売買事件・臓器移植問題は日本人の宗教観に問題あり

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先日、愛媛県で臓器移植法で禁止されている、臓器売買があり逮捕される事件がありました。世間でも話題になったのですが、北朝鮮問題などに関心が向き、くわしく調べられませんでした。

あの事件ではどんなことが問題になったのでしょう?

今日は内蔵と内臓移植について学びます。 

関連するニュース
腎臓の相場は300万円?…臓器売買事件で容疑者供述


愛媛県宇和島市の「宇和島徳洲会病院」で生体腎移植手術をめぐり、患者らが臓器提供の見返りに現金30万円と乗用車(150万円相当)を女性ドナー(臓器提供者)に渡したとして、県警は1日、患者で水産会社役員山下鈴夫(59)と、内縁の妻の同社社長松下知子(59)の両容疑者を臓器移植法違反(売買の禁止)の疑いで逮捕した。1997年の同法施行以来、臓器売買での摘発は初めて。(2006年10月2日読売新聞) 

知っておきたい基本事項


臓器移植できるところってどこ?
脳死からの心臓、肝臓、肺、腎臓、膵臓、小腸、角膜などの移植が法律上可能です

内臓とそのはたらきは?
心臓
心臓(しんぞう)は、にぎりこぶしと同じ大きさです。右側に右心房(うしんぼう)、右心室(うしんしつ)、左側に左心房(さしんぼう)、左心室(さしんしつ)と4つの部屋に分かれています。

人のからだをつくっている細胞や臓器(ぞうき)には、酸素(さんそ)や栄養分が必要です。これらは血液によって全身に運ばれます。また、血液中の二酸化炭素(にさんかたんそ)やいらなくなったもの(ろうはいぶつ)をからだの外に出すために、それらは血液によってからだの中を運ばれます。その血液をからだ中に送り出すポンプの役割をはたしているのが心臓(しんぞう)です。

肝臓
肝臓(かんぞう)はおなかの中で一番大きな臓器(ぞうき)で、1.2〜1.5Kgくらいあります。肝臓(かんぞう)の細胞の数は2000〜3000億個もあります。おなかの右上にあって、ちょうどろっ骨の下にかくれています。

肝臓(かんぞう)は「人体の化学工場」と言われるほど、人の臓器(ぞうき)の中で一番多くの役目をもって、約5000種類もの仕事をしています。

タンパク質をつくったり、栄養分をたくわえたり、外に出したりします。ブドウ糖をグリコ−ゲンという物質に変えて保存したり、ブドウ糖にもどしたりします。消化を助ける胆液をつくり、胆のうに保存します。からだに有毒なアンモニアを無毒な尿素に変えます。


肺は左右に1つずつあります。肺胞という小さな袋を通じて血液中に酸素を取り入れ二酸化炭素を排出します。

腎臓
腎臓(じんぞう)は、おなかの中の背中側に左右2つあり、そら豆のような形をしています。大きさは、にぎりこぶしくらいで、一つが100〜150gです。

腎臓(じんぞう)は、体にとっていらなくなったものをおしっことして体の外にすてて、水分や血液の中に溶けている成分を調整しています。

膵臓
膵液と呼ばれる消化酵素を含む液体を分泌し、それを消化管(小腸)に送り込む器官です。

小腸
食物を最終的に消化したり、栄養分を吸収したりします。小腸の壁には、柔毛という無数のひだがあり、この中の毛細血管から、ブドウ糖やアミノ酸をリンパ管からは脂肪酸とグリセリンを吸収します。 

もっと知りたい発展事項


臓器移植法とは?
日本では、昭和54年から心臓停止後の腎臓の移植が行われていましたが、心臓や肝臓、肺などの臓器が重度の病気になられた患者さんは、移植を希望しながらも日本で亡くなられていました。あるいは、海外で外国人枠の恩恵に授かり、移植を受けてこられる方がわずかにいるのが現状でした。

しかし、1997年10月16日「臓器移植法」が施行されたことにより、心臓停止後の腎臓と角膜の移植に加え、脳死からの心臓、肝臓、肺、腎臓、膵臓、小腸などの移植が法律上可能になりました。
脳死での臓器提供には、本人の書面による生前の意思表示と家族の承諾が必要です。

また、この意思表示は15歳以上に限定されているため、特にからだの小さな子供に適するサイズの心臓の提供が難しく、子供の心移植に大きな課題を残しています。

臓器移植の問題点は何か?


臓器移植にはどんな問題があるのでしょう?

1つは移植用の臓器が少ない現実があります。日本では腎臓移植では腎臓移植をのぞみながら、提供がなく死に至る患者さんが多いのが実情です。生に対する執着、そこに臓器売買の問題が起きます。>

もう1つは脳死の問題があります。アメリカの救急医には、脳死になった患者家族への、臓器提供の意思の確認が義務づけられて います。アメリカでは脳死を人の死とはっきり規定しているのでしょう。

ところが日本の救急医は脳死の判定や臓器提供の確認をしない場合が多いそうです。日本では法的にいつが人の死か規定していないからです。

もう1つは宗教的な問題です。一見するとアメリカは日本より進んで見えますが、どちらが正しいか一概に言えない面があります。アメリカは脳死を「死」と見なしているようですが間違っています。

それは宗教的な問題が背景にあるためです。アメリカではキリスト教の霊肉二元論というものがあり、霊は貴重なものであるが、体の方は泥や塵からできたもので切り刻んでかまわない。...という間違った宗教観があるのです。

日本ではご存じのように霊の存在自体、公言できない宗教後進国です。アメリカ、欧米より遅れています。効率的に考えれば臓器移植できた方がよいように思えますが、霊の存在を認めていても肉体を軽視しているキリスト教も肉体を物として考える日本も大差なく間違っています。

脳死は人の死ではありません。肉体は物ではなく、生きている細胞の集まりであり内臓にも霊が宿っています。人は霊の複合体です。

現代はキリスト教とイスラム教の対立も世界的な問題になっており、新たな宗教観が必要になっています。私は内臓に重大な欠陥を持って生まれた人には気の毒ですが、死とは物の消失ではなく、宗教的なものでありその正しい価値観のはっきりしない現代社会では内臓移植反対の立場です。

くわしくは記事の最後にある「永遠の生命の世界」をお読みください。
 

臓器移植 我、せずされず

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世界を一周する大きな雲「マッデン・ジュリアン振動」とは何か?

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もう北海道では、今朝氷点下を記録したところも...。暖かな1日でしたが冬は確実に近づいているようです。

長い梅雨、集中豪雨、大型台風など今年もいろいろな異常気象が起ています。まだまだ気象現象にも不思議なことがいっぱいあります。

はるかインド洋上で発生した積乱雲が次々に集まり、数千km規模になって地球を一周する現象があるそうです。これを何というでしょう?


中央を移動する雲がマッデン・ジュリアン振動(MJO)

正解は「マッデン・ジュリアン振動」といいます。この現象が日本の台風や地球の裏側のエルニーニョ現象にまで影響をあたえるというのですから驚きます。

今日は「マッデン・ジュリアン」振動について学びます。 

関連するニュース
巨大な雲の群れ誕生、インド洋で観測の試み


東西6000キロにもわたる巨大な雲の群れが生まれる様子をインド洋上の船からとらえるプロジェクトを、海洋研究開発機構が16日から始める。エルニーニョやモンスーンなどの気象現象に影響を及ぼすと考えられている地球最大の雲群の「出生の謎」に迫る。

同機構地球環境観測研究センターは、東部インド洋の赤道付近に研究船「みらい」を派遣し、16日から約2カ月間気象を観測する。モルディブの地上施設なども使い、気球や海中ブイで大気と海のデータを集める。

この雲の群れは、10キロメートル規模の積乱雲などが集まり、1000キロ以上の規模で一団となって動く。自転車ほどの速度で東へ進み、1〜2カ月で地球を1周して消える。年に五つほど発生し、二つ同時には存在しないなどの特徴がある。

30年前に見つかった現象で、発見者の名から「マッデン・ジュリアン振動」と呼ばれる。台風のもとになる熱帯低気圧の発生とも関係するが、世界最高性能のスーパーコンピューターを使った計算でも再現は難しい。

吉崎正憲プロジェクトディレクターは「熱帯の気象の中で最も顕著な現象。小さな雲が巨大なシステムを作り上げるしくみがわかれば、地球全体の気候変動の理解にも役立つだろう」と話す。 (asahi.com 2006年10月14日) 


知っておきたい基本情報


積雲 

主に暖かい空気が急上昇する場合にできる。綿雲ともいう。

積乱雲

積雲が何らかの原因で発生した強い上昇気流によって、発達したもの。積乱雲は他にも雷雲(らいうん)、入道雲(にゅうどうぐも)などともいう。

層雲

主に暖かい空気がゆっくりと上昇する場合にできる。霧雲とも呼ばれる。

乱層雲

層雲が発達したもの。雨や雪を降らせる代表的な雲で雨雲とも呼ばれる。

   
積雲                  積乱雲               乱層雲


エルニーニョ

ペルー沖の東太平洋で海水温が上昇する現象。平年値より0.5度以上の高い状態が数か月〜1年程度続くこと。

ラニャーニャ

エルニーニョとは逆に平年値より0.5度以下の低い状態が続くことをラニャーニャという。

マッデン・ジュリアン振動とはなにか?


対流活動を伴い地球規模の東西スケールをもつ熱帯の大気波動で約30〜60日周期で東向きに伝播する。マッデンとジュリアン(Madden and Julian 1971,1972)によって発見された。

マッデン・ジュリアン振動による気象現象

環境庁国立環境研究所の高薮主任研究員を中心とする研究グループにより、TRMMの観測データや全球気象データを用いた解析によって、エル・ニーニョ現象の終息のタイミングに関する新しい知見を得たという趣旨の論文が、平成11年11月18日発行の『Nature』誌に掲載されました。

今半世紀最大規模の1997−1998年エル・ニーニョが、マッデン・ジュリアン振動(熱帯域における対流活動を伴い赤道を一周する規模をもった大気の波動で、約30〜60日周期で東向きに伝播する)と呼ばれる、降水活動を伴った地球規模・数十日スケールの大気波動の影響で、急速に終息したというのが論文の内容です。

マッデン・ジュリアン振動がエル・ニーニョの開始・発達を促進するという効果はこれまでにも示されてきましたが、終了との関係を示したのは今回が初めてです。この結果は、気候変動の様相を決定するメカニズムにおいて、マッデン・ジュリアン振動とエル・ニーニョのように時間スケールの異なる現象の間の、相互作用の重要性を再認識させるものです。

 
ペルー沖の高温水域がマッデン・ジュリアン振動により解消された!

エルニーニョと地球環境

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地球大循環とエルニーニョ

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食欲の秋!サンマのおいしい季節です!サンマの健康成分とは?

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サンマのおいしい季節です。お値段もお手頃で助かります。庶民の味ですね。青魚なのでからだにも良さそうです。

そんな身近な魚ですが、今までわからなかった寿命がわかったそうです。寿命は2年と判明。生態がわかれば将来増やすこともできるかもしれません。

まだまだ地球には不思議がいっぱい。身近な生物でさえわからないことがたくさんあるのです。あらためてサイエンスのおもしろさを感じました。

今日はサンマについて調べます。(参考HP Wikipedia)
 

関連するニュース 

サンマの寿命は2年だった 17万匹分析で判明


1年か2年か議論があったサンマの寿命は2年とみられると、独立行政法人水産総合研究センターの東北区水産研究所八戸支所(青森県)が89〜00年に漁獲された約17万匹の分析から結論づけた。0歳魚の量を調べることで、翌年の適正な漁獲量を割り出すことができそうだ。

魚の年齢は通常、耳石という器官の年輪で判定する。サンマの年輪は0〜2本だが、水温などが違う広い海域を回遊するため、年輪数と年齢が同じかどうか疑われていた。最近の調査で、冬にできるのが一般的な年輪が、サンマでは夏にもできることも分かってきた。

同支所の巣山哲・主任研究員らの分析の結果、水揚げされたサンマの数は毎年、体長31センチ程度と27センチ程度に二つのピークがあり、二つのグループに分けられることが分かった。

小さいグループは耳石に年輪のあるサンマがほとんどいないことから、1歳未満と判断した。一方、大きいグループは年輪が1〜2本あったが、年輪が2本のサンマも1本のものと大きさに差がなかったことから、年輪が2本のサンマは、冬以外に余分な年輪ができた1歳魚と結論づけた。

巣山さんは「ロシアや台湾の漁獲が増え、サンマは国際的な資源管理が急務。研究を発展させ、適正な漁獲量を探りたい」と言う。研究成果は8月、日本水産学会の英文誌に掲載された。 (asahi.com 2006年10月13日)

 

知っておきたい基本事項



サンマとは

漢字で「秋刀魚」と書く。学名(Cololabis saira)はダツ目 サンマ科の海水魚類。食用にし、日本の秋の味覚を代表する魚である。細い柳葉型で銀色に輝く魚体が刀を連想させることから「秋刀魚」と表記される。

青魚が体によいわけ

アジやイワシ、サバなどに代表される、背の青い魚の脂質に含まれるEPAやDHAと言う成分は、動脈硬化を予防し、血栓を防いで脳梗塞などを予防する効果が注目されています。



ちょとくわしい発展事項


サンマの健康成分

サンマには、血液の流れを良くするといわれているEPA(エイコサペンタエン酸)が多く含まれており、脳梗塞・心筋梗塞などの病気を予防する効果があるとされている。また、DHA(ドコサヘキサエン酸)も豊富に含まれており、体内の悪玉コレステロールを減らす作用、脳細胞を活発化させ、頭の回転を良くする効果もあるとされている。


EPAとは何か?

エイコサペンタエン酸えいこさぺんたえんさんEicosapetaenoic acid)は、魚油に含まれるペンタ不飽和脂肪酸である。EPAと略される。頭のよくなるサプリメントとも云われているが、水産製品中の水銀濃度が作用を相殺する

 EPA構造式


DHAとは何か?

ドコサヘキサエン酸は、魚油に含まれるヘキサ不飽和脂肪酸である。DHAと呼ぶことも多い。人体内ではα-リノレン酸から生成される。

 DHA構造式

 


脂肪酸の種類とは?

脂肪酸には、主に肉や乳製品などの動物性脂肪に多い「飽和脂肪酸」と、オリーブオイルなどの植物性脂肪に多い「一価不飽和脂肪酸」、そして青魚に多い「多価不飽和脂肪酸」があります。飽和脂肪酸はエネルギーを作り出す重要な働きをしていますが、過剰摂取すると中性脂肪や悪玉コレステロールを増やすもととなり、動脈硬化などの危険性が高まります。逆に飽和脂肪酸は酸化しにくく、中性脂肪やコレステロールを抑制する働きがあるのです。

これらの3つの脂肪酸は、バランス良く摂ることが大切です。飽和脂肪酸:一価不飽和脂肪酸:多価不飽和脂肪酸=3:4:3の割合で摂ることが最適だと厚生労働省も推進しています。しかしながら、通常の食生活では飽和脂肪酸の割合が高く、多価不飽和脂肪酸の割合が低くなってしまっているのが現状です。


必須脂肪酸とは?
  

古典的には三大栄養素の1つとして脂肪としてひとまとめにされていました。近年脂肪の様々な役割がわかるようになってきました。

中でも必須脂肪酸は体に中でつくられることはないので、外から取るべき栄養素です。必須脂肪酸には「ω−6」と呼ばれている形の脂肪酸と、「ω−3」と呼ばれる脂肪酸があります。

必須脂肪酸の不足で起こる症状は、昔から、皮膚症状、頭痛、疲れやすさ、体力不足、頭の働きの変調、すぐに炎症や出血が起き関節がむくむこと、不妊、流産、腎臓のトラブルなどが知られています。

必須脂肪酸は、多くの代謝過程ではたらいているため、不足したり、「ω−6」と「ω−3」のバランスが悪かったりすると、体調を崩す原因になるといわれ、多くの健康食品が販売されている。ただし、通常の人であればリノール酸は1日あたり2-4グラム摂取すればよいとされています。


ω-N脂肪酸とは?

脂肪酸の炭素鎖を末端から数えて、N番目の炭素がはじめて不飽和結合になる、ということを示す。例えばα-リノレン酸は、構造式を見れば分かるように、末端から3つ目の炭素が不飽和結合であるので、ω-3脂肪酸に分類される。なお、(18:3)などの表記は(炭素数:不飽和結合の数)を示す。

オメガ−6(ω−6)の例

リノール酸(最も短い炭素鎖のω-6脂肪酸、18:2)
アラキドン酸 (20:4)


オメガ−3(ω−3)の例

α-リノレン酸(最も短い炭素鎖のω-3脂肪酸、18:3)
エイコサペンタエン酸 (EPA) (20:5)
ドコサヘキサエン酸 (DHA) (22:6)


 

脂肪酸と健康・生活・環境―DHAからローヤルゼリーまで

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北朝鮮・核実験の地震波とふつうの地震波を比較する!

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地震の原因は火山性地震と断層性地震が知られている。断層型地震はプレートが動くために起こる地震で、ふつう地震というとこの断層型地震のことである。

今回それ以外にも地震の原因があることを知った。それは地中で核爆弾が爆発するときの地震である。

北朝鮮の核実験がそれで10月9日10:53。各地の地震計がゆれを記録した。

次の図がその1つで、特徴としては通常の地震で観測されるp波・s波の区別がなく、いきなり不気味なゆれが始まり、数分間続いている。

今日は地震のゆれとは何か学ぶことにする。

北朝鮮・核実験による地震波

 

通常の地震波


知っておきたい基本事項


震源 地震の起きた場所。

震央 地震の起きた場所の真上の地点。  

初期微動 地震が始まって初めに伝わるゆれのこと、速い波でP波ともいう。

主要動 地震が始まって2番目に伝わる波のこと、ゆっくりした波でS波ともいう。

初期微動継続時間 初期微動が始まって主要動が始まるまでの時間。

震度 地震のゆれの大きさを震度0〜7まで10段階であらわしたもの。震度5と6が強・弱2つに分かれている。

マグニチュード 地震のエネルギーの大きさ、規模をあらわしたもの。

ちょっと得する発展事項


初期微動 
P波(Primary wave 第一波)または Compressional wave (疎密波)ともいう。 進行方向に平行に振動する弾性波。固体・液体・気体を伝わる。速度は岩盤中で5〜7km/秒、地震発生時最初に到達する地震波。海上の船舶においては、観測される海震はこれによる。
主要動
S波(Secondary wave 第二波)または Shear wave (ねじれ波、たわみ波)ともいう。 進行方向と直角に振動する弾性波。固体を伝わる。 速度は岩盤中で3〜4km/秒、P波に続いて到達する大きな揺れ。

※P波・S波を「縦波」・「横波」と呼ぶことがあるが、あくまでも進行方向に対しての縦横であり、P波で家が上下に揺れる、あるいはS波で家が左右に揺れるとは限らない。

震源地の距離を知るには?
P波の続く時間を初期微動継続時間というが次の表のように、震源地の距離が遠いほど、この初期微動継続時間が長くなるので、震源までの距離が推定できる。

 

問1 上の図で初期微動継続時間が5秒であるとき、震源からの距離は
   何kmか?
 50km  表参照

問2 では初期微動継続時間が10秒であるとき、震源からの距離は何�qか?
 100km  距離は時間に比例するから

他にもあるゆれ方

表面波
表面波とよばれる波があります。P波・S波が、岩盤中を伝わるため実体波と呼ばれるのに対して、固体と気体(または液体)の境界のみを伝わるため、境界波とも呼ばれます。

周期が長く、振動幅も大きい。また、P波・S波と比べて減衰しにくい。伝播機構により、レイリー波・ラブ波の区別がある。伝わる速度は、S波と同程度かやや遅い。

レイリー波
レイリー波(Rayleigh wave)は、水面に立つさざ波に似た動きをする表面波である。1885年に第3代レイリー男爵ジョン・ウィリアム・ストラット(John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh)によって存在が理論的に証明された。

上下動と水平動からなり、地表が上下方向に楕円を描くように振動する。実体波に比して進みが遅く、例えば駐車場では車両が上下に震動することから、観測は容易である。

ラブ波
ラブ波(Love wave)は、水平の剪断力を地面に与える表面波である。1911年にイギリスの数学者・物理学者オーガストゥス・ラヴ(Augustus Edward Hough Love)によって理論的に証明された。地表に対して平行に、進行方向に対して垂直に振動する。一般に、レイリー波に比してやや早く進む。

  

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里山に秋の七草をさがしに行こう!

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台風が過ぎた後、真っ青な秋空が広がっています。自然の美しい季節です。

里山にいろいろな花が咲いています。そういえば秋の七草とは何だったでしょう 。

調べて今度探してみたいと思います。

秋の七草とは?

おみなえし ふじばかま くず はぎ なでしこ すすき ききょう 

です。覚え方は「おふくはなすき」がわかりやすそうです。名前をあててみて下さい。(参考HP りんだの部屋・季節の花300)

                            
 

C                           
 

E                           
 


 

A.萩(はぎ)マメ科
四季の花 ハギ
ハギ(はぎ、萩、英:Bush clover, Japanese clover)とは、マメ科ハギ属の植物、落葉低木の総称。分布は種類にもよるが、日本のほぼ全域。古くから日本人に親しまれ、万葉集で最もよく詠まれる花でもある。別名:芽子・生芽(ハギ)。
数種あるが、いずれも比較的よく似た外見である。
背の低い落葉低木ではあるが、木本とは言い難い面もある。茎は木質化して固くなるが、年々太くなって伸びるようなことはなく、根本から新しい芽が毎年出る。直立せず、先端はややしだれる。
葉は3出複葉、秋に枝の先端から多数の花枝を出し、赤紫の花の房をつける。果実は種子を1つだけ含み、楕円形で扁平。
荒れ地に生えるパイオニア的植物で、放牧地や山火事跡などに一面に生えることがある。


B.尾花(おばな:ススキのこと)イネ科
四季の花 ススキ
ススキ(芒、薄)とは、イネ科ススキ属の植物。野原に生息するごく普通な多年生草本である。
高さは1〜2m。地下には短いがしっかりした地下茎がある。そこから多数の花茎を立てる。葉は細長く、根出葉と稈からの葉が多数つく。葉は細長く、堅く、縁は鋭い鉤状になっているため、肌・皮膚が傷つくことがある。
夏から秋にかけて茎の先端に長さ20〜30cm程度の十数本に分かれた花穂をつける。花穂は赤っぽい色をしているが、種子(正しくは穎果・えいか)には白い毛が生えて、穂全体が白っぽくなる。種子は風によって飛ぶことができる。
日本には全国に分布し、日当たりの良い山野に生息している。地上部は夏緑性で、冬には枯れるのが普通であるが、沖縄などでは常緑になり、高さは5mに達する。その形ゆえに、たまにサトウキビと勘違いする観光客がいる。国外では朝鮮・中国に分布する。


C.葛(くず)マメ科
四季の花 クズ
クズは、マメ科のつる性多年草の名前で葛の文字を当てる。葛の根の部分を用いて食品の葛粉や漢方薬が作られる。
食品の葛粉(くずこ)はクズの根を晒して作る。
葛粉を湯で溶かしたものを葛湯(くずゆ)、熱を加えて溶かしたものは固まると半透明もしくは透明になることから和菓子等の材料として古くから用いられている。
各種食料品店で入手できる葛粉と呼ばれる食品の多くは馬鈴薯澱粉が混ざっており、混じり気のない葛粉100%のものを本葛(ほんくず)と呼び区別する。


D.撫子(なでしこ)ナデシコ科
四季の花 ナデシコ
ナデシコ(なでしこ、撫子)はナデシコ科ナデシコ属の植物、カワラナデシコ(学名 Dianthus superbus L. var. longicalycinus)の異名。またナデシコ属の植物の総称。
ナデシコ属に分類される品種は4種類で、全て元々は日本にのみ自生する日本固有の品種である。カワラナデシコ、カワラナデシコ、ヒメハマナデシコ 、シナノナデシコの4種類があり、特徴は次のようなものである。
カワラナデシコ(Dianthus superbus var. longicalycinus)
カワラナデシコには、ヤマトナデシコの異名もある。これはセキチクを古くは唐撫子(カラナデシコ)といったことに対する。ナデシコは古くは常夏(とこなつ)ともいった。これは花期が夏から秋に渡ることにちなむ。
ヒメハマナデシコ(D. kiusianus)、ハマナデシコ(D. japonicus)、シナノナデシコ(D. shinanensis)
花は紅、赤、白など。


E.女郎花(おみなえし)オミナエシ科
四季の花 オミナエシ
オミナエシ(女郎花)は、被子植物双子葉合弁花類オミナエシ科(Valerianaceae)の多年生植物で、秋の七草の一つ。沖縄をのぞく日本全土および中国から東シベリアにかけて分布している。
夏までは根出葉だけを伸ばし、その後花茎を立てる。葉はやや固くてしわがある。草の丈は60-100cm程度。8-10月に黄色い花を咲かせる。
日当たりの良い草地に生える。手入れの行き届いたため池の土手などは好適な生育地であったが、現在では放棄された場所が多く、そのために自生地は非常に減少している。 日本では万葉の昔から愛されて、前栽、切花などに用いられてきた。漢方にも用いられる。
学名:Patrinia scabiosaefolia 別名:チメグサ、敗醤(はいしょう)


F.藤袴(ふじばかま)キク科
四季の花 フジバカマ
フジバカマ(藤袴)とはキク科ヒヨドリバナ属の多年生植物。本州・四国・九州、朝鮮、中国に分布している。また観賞用として園芸店で入手でき、庭にも好んで植えられる。原産は中国ともいわれるが、万葉の昔から日本人に親しまれてきた。8-10月、散房上に淡い紫紅色の小さな花をつける。
また、生草のままでは無香のフジバカマであるが、乾燥するとその茎や葉に含有されている、クマリン配糖体が加水分解されて、オルト・クマリン酸が生じるため、桜餅の葉のような芳香を放つ。
学名:Eupatorium fortunei または Eupatorium japonicum 
中国名:蘭草、香草 
英名:Joe-Pye weed;Thoroughwort;Boneset;Agueweed(ヒヨドリバナ属の花)
※かつては日本各地の河原などに群生していたが、今は数を減らし、環境省のレッドデータブックでは絶滅危惧II類(VU)に指定されている。


G.桔梗(ききょう)キキョウ科
四季の花 キキョウ
キキョウ(桔梗、学名 Platycodon grandiflorum)はキキョウ科の多年性草本植物。山野の日当たりの良い所に育つ。日本全土、朝鮮半島、中国、東シベリアに分布する。
日本では秋の七草のひとつとして親しまれている。万葉集のなかで秋の七草と歌われているアサガオは本種であると言われている。


山上憶良が詠んだ以下の2首の歌がその由来とされている(2首目は旋頭歌)。

秋の野に 咲きたる花を 指折り(およびをり) かき数ふれば 七種(ななくさ)の花(万葉集・巻八 1537)
萩の花 尾花 葛花 瞿麦の花 女郎花 また藤袴 朝貌の花(万葉集・巻八 1538)
「朝貌の花」が何を指すかについては、朝顔、木槿(むくげ)、桔梗、昼顔など諸説あるが、桔梗とする説が最も有力である。

春の七種と違い、秋の七草に直接何かをする行事は特にない。秋の、野の花が咲き乱れる野原を「花野」(はなの)といい、花野を散策して短歌や俳句を詠むことが、古来より行われていた。秋の七草は、それを摘んだり食べたりするものではなく、眺めて楽しむものである。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

 

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