サイエンスジャーナル

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2007年10月

JAXA上空180キロ「超低軌道・超高速衛星」開発の目的は?

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。
人工衛星の軌道には3通りあって低軌道衛星、中軌道衛星、静止軌道衛星の3つある。低軌道は通常、地球表面からの高度350 kmから1400 kmの場合が多い。これに対し、中軌道は1400 kmから36 000 km未満、静止軌道は36 000 km前後である。地球低軌道衛星は、約8 km/sで飛行し、1回の周回に約1.5時間を要する(高度約350 kmの例)。

低軌道衛星の中には、偵察衛星がある。偵察衛星は光学機器や電波などを用いて地表を観察し、地上へ知らせる軍事目的の人工衛星である。軌道が低く、地上に近ければ近いほど、地表の様子がよくわかるしくみである。最新の技術では解像度が10cmであり、これは地表にいる人物がだれだか特定することも可能なほどの精度である。

今回、日本のJAXAでは上空180kmというこれまでにない低い高度を回る新型の観測衛星の開発に乗り出すことになった。3年後の打ち上げを目指すという。開発の理由は「超低高度なら、高倍率のカメラを搭載しなくても、地表や気象の観測が可能になり、大幅なコスト削減につながる。」ということだそうだが、果たしてそれだけだろうか?

今日は人工衛星の軌道について調べる。(参考HP Wikipedia)

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3年後打ち上げ目標、上空180キロ「超低空衛星」開発へ


上空180キロというこれまでにない低い高度を回る新型の観測衛星の開発に、宇宙航空研究開発機構(立川敬二理事長)が乗り出すことが27日わかった。超低高度なら、高倍率のカメラを搭載しなくても、地表や気象の観測が可能になり、大幅なコスト削減につながる。宇宙機構は既に特別チームを設置、3年後の打ち上げをめざしている。

新衛星は、太陽電池を側面にはりつけた形で、長さ約3メートル、重さ400〜600キロの小型。衛星は通常、高度500〜1000キロを回り、推力は持たないのが一般的。ロケットで打ち上げた勢いで、慣性飛行を続ける。

高度180キロでは、わずかな大気の抵抗があり、普通の衛星だと推力を失い、2〜3日で地球の大気圏(高度約100キロ内)に突入する。新衛星はこの課題に対し通常のロケットエンジンの10倍の性能を持つ「イオンエンジン」を搭載して高度を維持し、3年以上も周回できるという。

イオンエンジンは、小惑星探査機「はやぶさ」でも高性能が実証された宇宙機構の独自技術。超低高度なら小型カメラでも十分機能する。また、レーダーを搭載すれば、少ない電力で高い解像度を持つ観測衛星になるという。

費用は搭載機器にもよるが、コストは従来の衛星の3分の1〜5分の1に抑えられると宇宙機構ではみている。3種類の大型センサーを搭載した観測衛星「だいち」は550億円の開発費がかかっている。

日本の衛星は高度600キロ以上を周回。国際宇宙ステーションでも330〜480キロ程度。来年、欧州宇宙機関が高度250キロを回る衛星を打ち上げる予定だが、宇宙機構の新衛星は、それをしのぐことになる。
(2007年10月27日14時32分  読売新聞)

人工衛星の軌道とは?


低軌道(low orbit)とは?
低軌道は、人工衛星などの物体のとる衛星軌道のうち、中軌道よりも高度が低いもの。地球を回る低軌道を地球低軌道 (low Earth orbit、LEO) と言う。通常は地球表面からの高度350 kmから1400 kmの場合が多い。これに対し、中軌道は1400 kmから36 000 km未満、静止軌道は36 000 km前後である。地球低軌道衛星は、約27400 km/h(約8 km/s)で飛行し、1回の周回に約1.5時間を要する(高度約350 kmの例)。

大気のある天体では、低軌道より低い軌道は安定せず、大気との摩擦抵抗で急激に高度を下げ、やがては大気中で燃え尽きてしまう。低軌道は、これより高い軌道へ向かうための踏み石ではあるが、それ自身、地球に接近しているという点で非常に有益なものであり、次のような利点がある。

低軌道に衛星を投入するほうが少ないエネルギーで済むため、小型のロケットで打ち上げ可能である。
リモートセンシングでは、地表との距離が近いので画像などの分解能が向上する。
通信衛星では、送受信機の発生電力がより少なくてすむ。
反面、衛星が常に移動しているため、通信衛星は連続的な通信を提供するため複数衛星からなるネットワークが必要とされる。(衛星コンステレーション)

低軌道の環境は、少なからぬ数のごみ(スペース・デブリ)で混雑が進みつつあり、北アメリカ航空宇宙防衛司令部 (NORAD) では、直径10 cm以上ある低軌道上の物体を8000以上も追跡している。

低軌道の高度においては、重力そのものは地球表面よりさほど小さいわけではないが、軌道上にある物体や人間は無重量状態にある。

中軌道(Medium Earth Orbit)とは?
中軌道とは、低軌道(高度約1,400km以下)と静止軌道(高度約36,000km)の中間に位置する人工衛星の軌道の総称である。ICO(Intermediate circular orbit)という言い方もあるが、これは後述の企業名でもある)。

GPS衛星は高度26,561km(周期は恒星時で12時間)の中軌道の衛星コンステレーションを使用する。

中軌道を使った通信システム
中軌道では、地表との距離が長くなるため、リモートセンシングには不利であるが、全地球でのカバレージを確保するための衛星個数が低軌道より削減できるため、中軌道衛星コンステレーションを使った衛星電話および通信システムが提案されている。

静止衛星(せいしえいせい)とは?
静止衛星は、人工衛星の一種。赤道上空の高度約35,786kmの円軌道を、地球の自転と同じ周期(角速度)で公転している衛星のことを指す。このため地上からは、空のある一点に静止しているかのように見える。このような性質から、放送衛星・通信衛星・気象衛星などに用いられる。1963年7月にアメリカ合衆国が打ち上げた通信衛星・シンコム2号(Syncom-2)が世界初の静止衛星である。

静止衛星の軌道を静止軌道とよぶ。実際には、地球の重力場が一様ではない事と、太陽や月の引力の影響があるため、静止衛星の位置は少しずつずれてゆく。それを補正するために静止衛星は定期的に軌道制御をする必要がある。軌道制御には東西方向の制御と南北方向の制御がある。軌道制御を怠ると、傾斜軌道となる。東西方向には、アジア付近の場合、インド洋方向に力が働いている。

衛星の実際の寿命は概ね燃料で定まり、寿命末期には静止軌道からさらに高度の軌道に上昇させ廃棄し、軌道を空けることが国際条約により定められており従前のように、廃棄された衛星が大気圏で燃え尽きたり、地上に落下することは稀有となった。

静止軌道衛星を使ったアイデア
静止軌道上は、静止衛星が世界各国で打ち上げられて同じ軌道上に並ぶ為、人工衛星の過密地帯になっている。以前は衛星ごとに経度2度分の間隔を空けることになっていたが、現在は同一経度に複数の衛星が投入されて運用されるようになっている。軌道投入時には特に注意を要する。衛星の軌道割り当てに関しては国際電気通信連合無線通信部門(ITU-R)が調整を行なうことになっている。二つの国が同一経度に静止衛星を投入した場合、最初にITU-Rに通報した国の衛星が優先される。通信衛星の場合、電波干渉の問題が調整できれば、同一軌道にて複数国の衛星が運用されることもありうる。

静止衛星とそれを利用した衛星通信のアイデアは、SF作家のアーサー・C・クラークが1947年に最初に着想した、と言われている。彼は後に、この件で特許を取らなかったことを「失敗だった」と語った。またクラークは1979年に、静止衛星から地球上にケーブルを垂らして荷物を持ち上げる軌道エレベーターを題材にした(アイデア自体は彼の物では無いが)SF小説『楽園の泉』を発表している。
 

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ローズマリーがアルツハイマーに効く? 神経細胞保護効果発見!

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最近はハーブを植える家も多くなった。ただ歩いて通り過ぎるのと、様々なよい香りがするのとでは全然違う。ハーブが身近にある生活はよいものだ。

近所を歩くとローズマリーを庭木に植えている家があり、歩道まで枝が伸びている。少し通行のじゃまにならないかと思うのだが、香りがよいのでよくさわって通ることにしている。

ローズマリーは、地中海沿岸地方原産の常緑性低木。花言葉は「記憶・想い出」で、愛や貞節の象徴とされる。シソ科で生葉もしくは乾燥葉を香辛料として用いる。また精油は薬にも用いられる。花も可食。

このローズマリーは脳を活性化するはたらきがあるが、実際に脳の病気にも効くことがわかった。ローズマリーに多く含まれるカルシン酸に脳細胞を守るはたらきがあることがわかった。(参考HP Wikipedia)

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ローズマリーにアルツハイマー予防効果 岩手大など発表


西洋料理などで使うハーブのローズマリーに多く含まれるカルノシン酸に、脳の神経細胞が細胞死するのを防ぐ効果があることを岩手大など日米合同研究チームが突き止め、22日発表する。アルツハイマー病やパーキンソン病の予防や治療をする新薬につながる成果だという。

米国では、医薬品への応用に向けたプロジェクトが始まった。成分を使ったサプリメントも製品化される予定だ。

岩手大の佐藤拓己准教授(神経工学)らは、マウスの右脳の動脈をクリップで2時間閉じて人工的に脳の神経細胞が死ぬ状況を作った。カルノシン酸を事前に注射したマウスとしないマウス各9匹で、24時間後に脳の変化を比べた。

注射しなかったマウスは右脳の52%が壊死(えし)していたが、注射したマウスでは壊死部分が34%にとどまり、カルノシン酸に強い脳細胞保護効果があることを実証した。

カルノシン酸が細胞死を抑える遺伝子を活性化することも解明し、認知症など脳神経細胞の細胞死に関連する病気の予防や治療に応用できる可能性を示した。

佐藤准教授は「認知力が衰え始める前に発症を予防できる可能性がある。神経回路を再生する力も高く、治療効果も期待できる」と話している。(asahi.com 2007年10月22日)

ローズマリーとは?


ポリフェノールの含量が非常に高く、優れた活性酸素消去活性・抗酸化力を発揮する。イギリス薬局方およびドイツコミッションEモノグラフ収載ハーブ。炎症抑制効果があり、欧州では関節炎の医薬としても使用される。ロズマリン酸には、花粉症の症状を和らげる作用があることが知られている。

記憶力を改善する作用があるとされ、ローズマリーの主成分であるカルノシン酸には、神経細胞の維持に重要な役割を果たす神経成長因子の生成を高める効果があることも報告されている。また、カルノシン酸を投与することによって、脳梗塞による脳組織の壊死を予防することができることも確認されており、アルツハイマー病やパーキンソン病への効果も期待される。カルノシン酸の類似体であるカルノソールにも、生体防御機構を活性化させる作用があり、解毒効果を高める。

消臭効果や殺菌作用があり、肉の鮮度を長持ちさせることから肉料理にしばしば使われる。カレーやポトフ、アイントプフ等のスパイスとして利用される。

神経をつくる細胞はどうなっているか?


神経細胞(ニューロン)は、大きな細胞体と神経線維、インパルス(電気信号)を伝える1本の長い突起(軸索)、インパルスを受け取る数多くの枝(樹状突起)で構成されています。1つ1つの大きな軸索は、脳や脊髄では希突起グリア細胞に、末梢神経系ではシュワン細胞に囲まれています。

これらの細胞には、ミエリンと呼ばれる脂肪(リポタンパク)の膜があり、この膜が軸索に何層にもしっかりと巻きついて、髄鞘をつくっています。髄鞘はちょうど電線を覆う絶縁体のようなものです。

神経のインパルスは、髄鞘がある神経の方が、ない神経よりもずっと速く伝わります。もしも、この髄鞘が損傷を受けると、神経伝達が遅くなったり、止まったりします。 

 

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ハイブリッドカー (Hybrid Car)とは何か?その種類と特徴

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ハイブリッド(Hybrid)とは、二つ(またはそれ以上)の異質のものを組み合わせ一つの目的を成すものをいう。日本で広く使われ始めたのは「ハイブリッド集積回路」(混成集積回路)が新たに作られた1980年代と考えられており、従来は「混成」とも言われた。

生物学においては、異なった種の動物・植物を特に人工的に組み合わせてできた新種のことを表す言葉で英語では古くから使われた。雑種のことである。

制御理論では、連続時間動的システムと離散事象を兼ね合わせた考え方をハイブリッドシステムと呼ぶ。

言語学では、昨今の若者語の「写メ」、英語の「beautiful(英beauti+仏ful)」など、2種の異なる言語の単語または要素が結合して出来た語、混成語をいう。

産業界では、ハイブリッドカー、ハイブリッド自転車など、二つ以上の技術を併用して造った部品をもつ製品、もしくは混成部品からなる機械を指す。

このようにいろいろな技術や物の混成したものをハイブリッドというが、最近はおもに「ハイブリッドカー」に関する技術のことを指して「ハイブリッド技術」ということが多い。

今日は「ハイブリッドカー」の技術について調べる。(参考HP Wikipedia・Honda)

ハイブリッドカーとは何か?


ハイブリッドカー (Hybrid Car) とは、作動原理が異なる二つ以上の動力源をもち、状況に応じて単独、あるいは複数と、動力源を変えて走行する自動車のこと。自動車のエネルギー効率は、"Well to Wheel"(油井から車輪)までの総合効率で考える必要があるが、現在のハイブリッドカーは総合効率が電気自動車や燃料電池自動車と同程度であり、環境負荷の低い実用車として注目されている。

走行時の環境負荷の低い自動車としては、電気自動車、水素自動車、燃料電池車が排気がクリーンでエネルギー効率が良い。しかし、製造コストが高い、充電時間が長い、常温で気体である水素の充填量が増やせない(燃料タンク容積に対し、取り出せるエネルギーが少ない = 充填1回当たりの走行距離が少ない)、水素充填のためのインフラ整備が財政負担となるなど、多くの問題があり、いまだ開発途上にある。

一方、内燃機関(以下エンジン)に蓄電池(以下バッテリー)と電動機(以下モーター)を組み合わせたハイブリッドカーの場合、各々の技術は自動車の誕生の頃から使用されている信頼性の高いものであるが、複数の動力を制御する複雑さ、および、内燃車と電気車のシステムを合わせた重量の問題や、その結果によるコスト増の問題が常につきまとっていた。

しかし、1997年にトヨタ・プリウスが市販され、多くのハイブリッドカーが公道を走るようになった。エネルギー源に化石燃料を用いる場合、従来のガソリンスタンドでの給油のみで、距離の制限なしに走行が続けられるため、新たなインフラ整備を行う必要がない点も普及の後押しとなった。さらに、夜間電力などの利用で、さらなる有害物質やCO2の排出と、運行コストの低減が期待できる、家庭用電源による充電機能を追加した「プラグインハイブリッド」の追加も複数の自動車メーカーから発表されている。

そのほか、補助動力の蓄積には、並行してキャパシタや圧縮空気、フライホイールなども試行されているが、エネルギー蓄積量やコストの面から、現在のところは二次電池を用いるのが一般的である。

ハイブリッドシステムの種類と特徴


発電と駆動の方法により、「パラレル方式」、「スプリット方式」、「シリーズ方式」に大別できる。

パラレル方式
主役がエンジンで、モーターがサポート役の「パラレル方式」エンジンによる走行が主体。発進時に最大の力が出るモーターの特性を活かし、エンジンが燃料を多く消費する発進・加速時に、モーターでサポートする方式。従来のクルマにモーターとバッテリーなどを追加するだけのシンプルな機構。

パラレルハイブリッド
日野・HIMRシステムの例パラレル方式(並列方式)は、搭載している複数の動力源を車輪の駆動に使用する方式。エンジンはトランスミッションを介して車輪の駆動も行い、同時に発電機の駆動も行う。蓄えられた電気エネルギーはモーターへと送られ、走行用として使われる。また、モーターは回生ブレーキ(運動エネルギーをバッテリーの補充電に活用する)にも用いられる。

Hondaは、機構がシンプルでエンジンを主役とする「パラレル方式」を選択。構造がシンプルなため「パラレル方式」は、より軽量につくることができる。軽量であることは、クルマの運動性能をよくする点でも、燃費をよくする点でも有利。
また、エンジンが主役でエンジンパワーとモーターパワーをロスすることなくダイレクトにタイヤへ伝えるので、スポーティな走りの楽しさを味わえる。

スプリット方式
発進・低速時はモーターだけで走行し、速度が上がるとエンジンとモーターが効率よくパワーを分担。動力分割機構や発電機などがあり構成は複雑。エンジンは発電機も回す。

スプリットハイブリッド
トヨタハイブリッドシステムのスプリット方式(分割方式)は、パラレル方式にさらにバッテリー充電専用の発電機を加えたシステム。動力として、エンジンとモーター双方の出力を駆動に利用できる点ではパラレル方式と同様であるが、エンジンからの動力をプラネタリーギアを用いた動力分割機構により分割(スプリット)し、一方は発電機の駆動、他方は直接車輪の駆動と、それぞれに利用できる点でエネルギー効率に優れる。

プラネタリーギアの特徴を生かし、発電量と駆動力の分配割合を自在に制御できる点がパラレル方式との大きな違いとなる。エンジンを停止させたシリーズ方式的な制御パターンが加わるため、モーターの使用率はパラレル方式に比べ高い。

1997年、プリウス用にトヨタハイブリッドシステム(THS)として登場し、スプリット方式は販売台数から、現在の主流となっている。

シリーズ方式
エンジンを発電機の動力としてのみ使用し、モーターだけで走る方式。動力機構そのものは電気自動車だが、エンジンを搭載しているためハイブリッドカーの一種に含まれる。

シリーズハイブリッドシリーズ方式(直列方式)は、エンジンを発電のみに使用し、モーターを車軸の駆動と回生のみに使用するもの。実際の仕組みは、エンジンで発電機を駆動し、発生した電力を大容量バッテリーに一旦蓄え、その電力でモーターを駆動し、走行する、自家発電が可能な電気自動車。電気自動車の大きな欠点とされる、出先での充電設備と長い充電時間、1充電あたりの走行距離が少ないことなどから、内燃車同様に燃料を補給するだけで開放される。

エンジンで発電し、モーターで走行する、ガス・エレクトリックや、ディーゼル・エレクトリックと呼ばれる方式は古くから実用化されており、枯れた技術である。初期のハイブリッドカーはこれをベースとし、発電機とモーターの間に大容量バッテリーを追加することで、エンジンと発電機双方の小型化と、使用率の低減が可能となり、効率が改善された。

出力制御が容易であることがメリットだが、内燃車と電気車のシステムが共存するうえ、バッテリーの追加で、システムの占有容積と重量が大きくなること、熱となって失われるエネルギーが多く、効率が高くないことがデメリットとなる。この点を補うため、マイクロガスタービンと小型超高回転発電機を組み合わせたものが試作されている。また、マツダでは、軽量化に加え、エミッション低減のため、自社の技術を生かした水素ロータリーエンジンを使う試みもなされている。 

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コンセントから充電 進化する電気自動車 「エコカー」とは何か?

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第40回東京モーターショー(10月27日〜11月11日 一般公開)が千葉市・幕張メッセで開催されている。今年はさまざまな「エコカー」が展示され一段と実現に近づいた感じである。

電気自動車にはリチウムイオン電池を使ったものが多い。リチウムイオン電池は、携帯、デジカメなどにも使われており、ずいぶん小型で持ちが良くなった。

三菱自動車の電気自動車にもリチウムイオン電池は使われていおり、2010年の商品化を目指している。電気自動車の課題は、航続距離の短さと充電時間の長さからくる使い勝手の悪さと価格であるが、電池の性能がここ10年向上しており、さらに成長を続けていることで実現に近づいている。

現在14.8Vのリチウムイオン電池モジュールを22個直列して325Vのシステムを車体後部に搭載、新開発のFRインホイールモーターで走行する。航続距離150kmを実現している。

電池の充電も家庭用のコンセントからフル充電に現状で100V約10時間、200V契約で約3時間ですむ。走行中は排気ガスや二酸化炭素を全く排出せず、発電時に発生する二酸化炭素を考慮しても、 ガソリン車の二酸化炭素排出量のおよそ4分の1におさえられるという。

また、電気自動車はモーターを使うことでガソリン車にはない可能性が広がる。例えば車輪の動き。 ガソリン車はエンジンの動力をシャフトなどを通じて車輪に伝えるため、その動きに制約がある。 電気自動車は小型のモーターを車輪の内部に組み込むことができるため、4輪を独立して動かすことも可能だ。

またガソリンエンジンに比べて、電気モーターは応答速度が格段に速く、それをいかしたスリップ防止装置など安全性の向上につながる 開発も行われている。何といっても高騰するガソリンに比べて割安な電気を使用するのは大きなメリットだ。日本の技術力の高さには敬服する。これからも安全で環境に優しい自動車開発に期待したい。

今日は地球温暖化に直面した今、環境に配慮したさまざまなエコカーについて調べる。(参考HP Wikipedia・三菱自動車) 

エコカーとは何か?


エコカーとは環境にやさしい低公害車のこと。低公害車(ていこうがいしゃ)は、大気汚染物質の排出が少なく、環境への負荷が少ない自動車のこと。

電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車 (HV)、燃料電池自動車(FCEV)などがある。

法律では未整備のエコカー(低公害車)
日本の法律では電気自動車、メタノール自動車、圧縮天然ガス (CNG)自動車及びハイブリッド自動車 (HV)の4車種を指す(四低又は低公害車4兄弟)。低公害車の認定を受けた自動車は、税制面で優遇される等の特典を持つ。

日本の法律上では、基本的に「低公害性能」の他に「石油代替性」が要求されているが、これ以外にはエタノール自動車LPG車燃料電池自動車などを含めてよい。

諸外国では、代替燃料車として電気、メタノール等のアルコール系、天然ガス・LPガス・水素・DMEのガス系が上げられ、低排出ガス性能については「燃料を問わず一定のレベルをクリア」することが主流である。

日本では特に四低は石油代替法の足かせにより、既に数十台しかないメタノール車がいまだに「低公害車4兄弟」とされていたり、CNG車と排出ガス性能で殆ど差のないLPG車が除外されていたり、極めつけは法的には「燃料電池自動車」は低公害車とはされていない。

また、ガソリン・軽油の既存の液体燃料を使用する車両のうち排出ガス性能で低公害車としたため、概念が整理されていない事態となっている。

エコカー(低公害車)の主な種類


動力源に内燃機関を用いるもの
燃料に代替エネルギーを用いるもの
メタノール自動車・・・・・類似のものとしてエタノール自動車
圧縮天然ガス自動車・・・・CNG車、NGVとも呼ばれる
LPG自動車・・・・・・・・LPガスを燃料としてLPG車、LPガス自動車、プロパン車とも呼ばれる
水素自動車
DME自動車・・・・・・・・ジメチルエーテル車とも呼ばれる
燃料にガソリン又は軽油を用いるもの
低排出ガス車・・・・これはガソリン・軽油以外の燃料でも量産車で改造車でないもの(型式車)のみが認定対象
超低PM排出ディーゼル車
スーパークリーンディーゼル車
ガソリン(又は軽油)と代替エネルギーを併用するもの
バイフューエル自動車・・・天然ガスとガソリンの両方を使える自動車
動力源にモーターを用いるもの
電気自動車
燃料電池自動車

動力源に内燃機関と電気モーターや様々な補助動力を併用するもの
ハイブリッド自動車 

 
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電池で走行 止まって充電 進化する「Eco路面電車」

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近年、エコロジーの面から有効な交通手段として「路面電車」が見直されている。市街中心地への人の流れを確保し振興する手段として、また環境破壊を防ぐ面から有意義であることが考えられるためである。現在、世界約50か国の約400都市に存在する。

もともとは、乗合馬車そして馬車鉄道を発祥とする。その動力を馬力以外に変換する際に蒸気動力などが試みられたが、もっとも普及したのが電気動力であった。これは1879年にドイツの電気会社、シーメンスがベルリン博覧会でデモンストレーション走行させたのがはじまりで、1881年にはベルリン郊外での運行が開始された。

一時、世界の主要都市に広まったが、1920年代に入ると、米国では自家用車が普及し、多くの都市で廃止されてゆくことになった。欧州の一部でも戦前までにこの流れでロンドン、パリなどの都市で廃止された。

一方で、旧ソ連と東欧諸国、そして西ドイツでは、第二次世界大戦後も路面電車を活用した。様々な工夫で現代まで使われてきた。

1980年代になると、今度はフランスで、都市内での軌道システム整備の動きが強まってくる。フランスでは、市街中心地への人の流れを確保し振興する手段として、また環境破壊を防ぐ面から有意義であることが考えられるため、路面電車を採用した。

路面電車が土地利用や人口分布などの点で都市政策にしっかりと組み込まれるようになってきた。 また、自家用車を郊外の駐車場に置き、路面電車やバスなどに乗り換えて中心市街地に入るパークアンドライド方式や、中心市街で自動車の乗り入れを禁止し公共交通と歩行者のみを通行可能としたトランジットモール化といったアイディアが生まれ、実行された。

車両面では、高床式ホームの少ない欧州では1980年代後半より床高さを20〜30cm程度とした超低床電車 の開発が進められ、バリアフリー化が促進された。

今回札幌市では電池だけで走る、蓄電路面電車が計画されている。停留所に止まった数十秒間に消費分を急速充電できるという。実証試験は11月に行われる。電池の性能もすすんでいるようだ。

今日は今回路面電車の電池に使われる、「リチウムイオン電池」や「ニッケル・水素電池」について調べる。(参考HP Wikipedia)

関連するニュース
電池だけで走行、「省エネ」路面電車が登場


札幌での実証試験を前に試験走行が公開された蓄電路面電車(東京・国分寺市の鉄道総合技術研究所で)は、車内に搭載した電池だけで走り、停留所に止まった数十秒間に消費分を急速充電できる路面電車を、財団法人鉄道総合技術研究所(東京都国分寺市)が開発した。

11月末から、札幌市で性能を確認する実証試験を始める。

床が低いバリアフリー型の車両で、搭載したリチウム電池をフル充電すれば約15キロ・メートル走れる。減速時には、電車の勢いの7割を電気に戻して電池に蓄える。停留所では、パンタグラフを上げて架線から補い、急速充電する。現在の路面電車に比べて約1割の電力量を節約できるという。来年3月まで行われる実証試験には、ニッケル水素電池で動く川崎重工の車両も参加。よい結果が出れば、省エネ路面電車の実用化が近づく。
(2007年10月25日  読売新聞) 

リチウムイオン電池とは?


リチウムイオン二次電池(リチウムイオンにじでんち lithium-ion rechargeable battery)とは、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担い、かつ金属リチウムを電池内に含まない充電可能な二次電池である。

代表的な構成では、負極に炭素、正極にコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、電解質に炭酸エチレンや炭酸ジエチルなどの有機溶媒+六フッ化リン酸リチウム (LiPF6) といったリチウム塩を使う。しかし一般には、負極、正極、電解質それぞれの材料は、リチウムイオンを移動し、かつ電荷の授受により充放電可能であればよいので、非常に多くの構成をとりうる。

リチウム塩には LiPF6 の他、LiBF4 などのフッ素系錯塩、LiN(SO2Rf)2・LiC(SO2Rf)3 (ただしRf = CF3,C2F5)、などの塩も用いられる。

また、通常、電解液に高い導電率と安全性を与えるため、炭酸エチレン・炭酸プロピレンなどの環状炭酸エステル系高誘電率・高沸点溶媒に、低粘性率溶媒である炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル等の低級鎖状炭酸エステルを用い、一部に低級脂肪酸エステルを用いる場合もある。

ニッケル・水素電池とは?


ニッケル・水素蓄電池(ニッケルすいそちくでんち; NiMH: Nickel metal hydride)は、二次電池の一種で、正極に水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウム水溶液(KOH aq.)を用いたものである。識別色は橙(オレンジ)。

1990年の実用化以降、それまでの代表的な小型二次電池であったニッケル・カドミウム蓄電池(略してニカド電池またはニッカド電池)の2.5倍程度の電気容量を持つこと、材料にカドミウムを含まず環境への影響が少ないこと、電圧がニカド電池と同じ1.2Vで互換性があることが追い風となり、代替が進んだ。

だが、その後、より大きな電気容量のリチウムイオン二次電池が登場し、各種の携帯機器で急速に置換えが進んだ。このため、ニッケル水素電池の日本における出荷数量は2000年をピークに大幅に減少、日本の主要メーカーは次々に撤退した。主な日本のメーカーは現在、三洋電機(モバイルエナジーカンパニー)、松下電器産業グループの松下電池工業とパナソニックEVエナジーとなっている。

その一方で、ニッケル・水素蓄電池は安全性の高さから、トヨタ自動車や本田技研工業のハイブリッドカーに採用された。ハイブリッドカー向けのニッケル水素電池は携帯機器よりはるかに大型であり、出荷金額は2003年を底に回復した。

一般的には、ニッケル水素電池と表記されることが多い。また、ニッ水(ニッスイ)電池、メタハイ(Nickel Metal-Hydrideより)と略称されることがあるが、浸透しているとは言えない。なお、「メタハイ」は松下電器産業株式会社の登録商標である。
 

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体長30m超 世界最大級の恐竜化石!巨大化する草食恐竜の謎

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恐竜にはまだまだわからないことがたくさんある。恐竜は巨大隕石の落下により滅亡したとされているが、なぜ哺乳類だけが生きのびて、なぜ恐竜は小型のものまで、すべて絶滅したのかわかっていない。

かつては恐竜が変温動物で、哺乳類より劣っていたからなどという説がまことしやかにささやかれたが、恐竜が「遅れた生物」という認識、変温動物が恒温動物に劣るという認識、恐竜が全て変温動物であったという説自体も過去のものとなっており、現在ではほとんど殆ど支持されることはない。

また、草食恐竜の中には、巨大化したものがある。いったいどのくらいまで巨大化したのかよくわかっていない。

今回、世界最大級の草食恐竜の化石がアルゼンチンで発見され「フタログンコサウルス・デュケイ」と名付けられた。その推定体長は30m超。以前スーパーサウルスが発見された時は60mといわれていた。しかし、スーパーサウルスの化石の一部が紛失し、この記録は怪しいものとなっている。

これまで、恐竜の化石は全身すべて発掘されることは珍しく、一部発見されると、あとは他の化石から推定で大きさを計算してきた。

今回の化石は70%も残っており、これまでのデータよりも正確な大きさが得られた。これらのことを考えると、最大の草食恐竜の大きさはせいぜい35mぐらいではないだろうか?

今日は巨大草食恐竜と、なぜ草食恐竜が巨大化したのかを調べる。(参考HP Wikipedia) 

関連するニュース
体長30m超、世界最大級の恐竜化石発掘 アルゼンチン


ブラジルとアルゼンチンの古生物学者の研究チームは15日、推定体長が30メートルを超える巨大な恐竜の化石を、アルゼンチンで発見したと発表した。これまで見つかった中でも世界最大級で、新種とみられるという。ロイター通信などが報じた。

恐竜は、「フタログンコサウルス・デュケイ」と名付けられた。

頭から尾までの長さは105〜112フィート(約32〜34メートル)と推定され、巨大な首周りが特徴。約8800万年前の白亜紀後期の地層から発見され、ティタノサウルスの一種で草食とみられている。

発掘した研究者らによると、これまでの巨大恐竜の化石は全身の1割程度しか見つかっていないのに対し、今回は7割が見つかっており、特に脊椎(せきつい)については首から尾までが確認できた。植物や魚類も化石の中で見つかっていることから、当時の恐竜の様子を知る大きな手掛かりになると期待を寄せている。

化石が見つかったのはアルゼンチンとチリにまたがるパタゴニア地方。今回の発掘現場の周辺は00年以来、化石の発見が相次いでいるという。 (asahi.com 2007年10月17日)

大型草食恐竜とは何か?


恐竜は竜盤類と鳥盤類に分かれるが、大型草食恐竜は、竜盤類の中にある獣脚類と竜脚形類のうち、竜脚形類に属する。

竜脚形類はディプロドクス(Diplodocus)、 アパトサウルス(Apatosaurus)、 ブラキオサウルス(Brachiosaurus)などに代表される長いくびを持った非常に体の大きい草食恐竜の分類であり、プラテオサウルス(Plateoaurus)に代表される古竜脚下目(Prosauropoda)とともに竜脚形亜目の一グループである。 体長30 m超の史上最大の陸上動物を含むグループであるが、中には5 m以下の小型の種もいた。

プラテオサウルス(Plateosaurus)は三畳紀後期に生息していた古竜脚類の恐竜。全長は約9m。最初期の大型植物食恐竜で、ドイツ、フランス、スイス、グリーンランドなど、広い範囲で発見されている。

なぜ大型草食恐竜は巨大化したのか?


2億年前の地上にはクジラなみに大きな動物が地上をのし歩いていた。「竜脚類」と呼ばれる恐竜だ。

なぜこのような巨大化が可能になったのか?恐竜が誕生した頃は地殻変動が盛んな時期だったと考えられている。巨大大陸の分裂とともに火山活動が活発化し地中から大量の二酸化炭素が吹き出した

その結果大気中の二酸化炭素濃度は現在のおよそ5倍にもなり、結果的に植物の成長が促進されたと考えられている。しかし、二酸化炭素の濃度が高い条件で育った植物は一方で窒素などの栄養分が低くなる可能性があることも分かってきた。

そのため、植物食恐竜はその体を維持する為に大量に植物を食べること迫られた。それを消化するための巨大な消化器官を持つ必要性にも迫られた。そのことが結果的に、その体を巨大化させていったと考えられるのだ。

また恐竜がもつ「気嚢(のう)システム」と呼ばれる、特別な呼吸システムも恐竜の巨大化を後押ししたと考えられる。気嚢と呼ばれる袋の中に酸素を大量にため込めるため、常に新鮮な酸素を体中に送ることができたと見られるのだ。

ハツカネズミは毎日体重の12%に相当する餌を食べるが、ゾウは体重の3%しか食べない。ネズミは常に走っているため、どんどん餌を食べてエネルギーを作り出さねばならない。一方、ゾウはたいていゆっくりと歩いているので代謝が低くて済む。

より少ないエネルギーで餌を食べることができるようにするため、首や足が長くなったと考えられる。「竜脚類の骨には鳥と同じようにたくさんの空洞がある。骨の軽量化が長い首を可能にした」とブリガムヤング大学のブルックス・ブリット博士は指摘する。

空洞化した恐竜の骨


カリフォルニア大学バークレー校のマシュー・ウィーデル研究員は、病気の診断などに使う医療用のCT(コンピューター断層撮影装置)で竜脚類の首の骨の構造を分析した。

空洞化した骨首の長さが3メートルのハプロカントサウルスは骨に占める空気の割合が30%、首が4メートルのカマラサウルスは同50%、長さ12メートルのサウロポセイドンは同89%だった。

「首が長くなるにつれて、骨の内部は細かく薄い骨で仕切られた複雑な構造になり、空気を含む割合が高くなることがわかった」とウィーデル研究員は、首の長さと骨の軽さの間に重要な関係があることを示した。

穴が空いた骨は軽量化に役立っただけでなく、鳥のように骨の空洞部に第二の肺と呼ばれる気嚢(きのう)を持つことで、恐竜の呼吸を助けていたのではないかとする説もある。 
 

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鳥の先祖は恐竜だった?羽毛の生えた恐竜「デイノニクス」

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恐竜にはまだまだわからないことがたくさんある。今までの定説が新しい発見により、次々に塗りかえられている。発見された恐竜の分類が変わることもよくある。

映画「ジュラシック・パーク」に登場した小型肉食恐竜「デイノニクス(怖ろしい鉤爪)」は、白亜紀前期(約1億4400万年前〜約9900万年前)に生息した竜盤類獣脚類ドロマエオサウルス科の代表的な肉食恐竜である。体長約3m、2足歩行で尾が細い腱に囲まれている。

映画の中では調理室の中で子供達を探すシーンが有名である。後肢の第2指の巨大な鋭い鉤爪に特徴がある。また、手根骨を持っているため前肢の手首を自由に動かすことができた。恐竜としては知能も高かったため、群れで行動ができる凶暴な捕食者だった。

当時はヴェロキラプトルと同じなかまという説があったため、映画の中では「ヴェロキラプトル」で紹介されたが現在は否定されている。



「デイノニクス」を1964年に発見したジョン・オストロムはこのような活発な動きをする恐竜は温血動物に違いないと考え、恐竜温血説を唱えるきっかけとなった。その後、羽毛恐竜の発見(1996年中国)に伴い、現在、この種類が鳥類の先祖であり、当時すでに羽毛を生やしていたと考えられている。

それまでは、恐竜はすべて爬虫類で肌には丈夫な皮膚があると考えられていたから大きな定説の変更であった。ちなみに映画「ジュラシックパーク」(1993年放映)の中では、まだ羽毛は生えていなかった。

今日はデイノニクスについて調べる。(参考HP Wikipedia) 

デイノニクスとは何か?


デイノニクス(Deinonychus,“怖ろしい鉤爪”の意)は、白亜紀前期(約1億4400万年前〜約9900万年前)に生息した竜盤類獣脚類ドロマエオサウルス科の代表的な肉食恐竜である。体長約3m、2足歩行で尾が細い腱に囲まれている。

後肢の第2指の巨大な鋭い鉤爪が特徴。また、手根骨を持っているため前肢の手首を自由に動かすことができた。恐竜としては知能も高かったため、群れで行動ができる凶暴な捕食者だった。

狩りも群れで行い、50km/hもの速度で走って獲物に飛びかかり、捕食した。自分より大きな草食恐竜をも襲ったと考えられる。 発達した第2指の鉤爪は、戦闘の際、獲物の肉に深く食い込ませることが出来た。その構造から肉を切り裂くことは難しかったと思われる。

1964年に古生物学者ジョン・オストロムにより発見された。オストロムはこのような活発な動きをするには恐竜が温血動物ではないと無理だと考え、恐竜温血説を唱えるきっかけとなった。 羽毛恐竜の発見に伴い、最近は羽毛を生やした復元が一般的。

発見された際、ヒプシロフォドン類に属するテノントサウルスと一緒に発見されたために集団で狩をする(後に社会性がある)と考えられているが、捕食者側の犠牲の多さなど不自然な点も見られるため、洪水で死体が密集しただけであるとする説もある。(ただし、北米に見られるボーンベッドなどのように集団で土砂崩れ等の自然災害にあった可能性も考えると発見時の矛盾点は無くなる)

またデイノニクスに限らず、ドロマエオサウルス類は一般的な恐竜よりも遥かに知能が高かったと考えられるが、その大きな脳の大部分が高い身体能力の制御の為であり、知能の高さとは無関係であるとする説もある。それによれば、デイノニクスは集団で狩りを行ったとしても、その群れの在り方は統率の取れた哺乳類的(オオカミ、イルカ等)というよりも、各自が勝手に動く魚類型(ピラニア等。彼らの群れは一見統率が取れているように見えて、各自が勝手に動いている)であるとされる。

 

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神経系とは何か?人体で一番長い神経は坐骨神経

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神経痛とは、老化による筋肉の硬直や風邪、外傷など、何らかの原因で末しょう神経が刺激されて起こる痛みをいいます。痛む部位は、抹しょう神経の支配する領域に限られ、鋭く激しい痛みに突然襲われます。

痛みの部分が主に、腰からももの後部、ふくらはぎにかけて及ぶ痛みとして現れた場合、坐骨神経痛かもしれません。

私の場合は腰でしたが、家内の場合はももの後部でした。まだ若いと気持ちの上で思っていても、体はしっかり老化に向かっているようです。

原因は運動不足や血行不良のためで、メタボリックも関係があります。脊椎の軟骨成分が少なくなっていき坐骨神経が直接背骨に当たるようになって痛みが走ります。予防には毎日、足腰の運動をして、血行をよくすること、また血行を促進する食事を取るようにしています。

私の場合は腹筋・背筋を毎日20回、スクワットを100回ずつ行っています。また軟骨成分は年齢とともに体内でつくられなくなるので、サプリメントとしてコルドルイチン硫酸を1錠ずつ飲んでいます。今のところ痛みは出ていません。

ところで人の神経の中で一番長い神経はどこの神経でしょう?

正解は坐骨神経です。坐骨神経は1メートルほどある人体で一番長い神経ですが、腰椎の間から脊髄神経が出ていて、それが骨盤の内部をくぐって臀部の奥にある梨状筋という筋肉のすきまから再び顔を出して、太股の後ろ側を通り、ふくらはぎからかかとを経て足の裏にまで達します。

今日はこの坐骨神経を含む「神経系」について調べます。(参考HP Wikipedia)

神経系とは何か? 


神経系は、身体の内外からの刺激に対して素早く反応し、臓器をはじめとする身体の各器官の調和を保つ働きを司っています。神経系には実際に物事を判断したり、統制したり、思考したり、命令したりする中枢神経(脳・脊髄)と、中枢神経からの命令を受けて器官を動かしたり、また外界からの情報をキャッチして中枢神経に伝える末梢神経(脳神経・脊髄神経・自律神経)とに大別されます。

中枢神経(ちゅうすうしんけい)とは何か?


中枢神経系は、脳や脊髄(せきずい)などの神経をいいます。

脳はさらに延髄(えんずい)・橋(きょう)・中脳(ちゅうのう)・小脳(しょうのう)・間脳(かんのう)・終脳(しゅうのう)などから構成されています。

延髄・橋・中脳・小脳・間脳・終脳は全体としてほぼ円柱形をしており、脳幹と総称されます。

末梢神経(まっしょうしんけい)とは何か?


末梢神経は、中枢と末梢器官(感覚器官・運動器官)との連絡を行う神経系です。

大きく分けると、脳・脊髄神経(体性神経系)と自律神経(内臓神経系)に分けられます。

脳・脊髄神経
脳・脊髄神経は、感覚器官から信号を受け取ったり、中枢から出る指令を伝達する神経系です。全身の皮膚、感覚器や骨格筋などに幅広く分布しており、中枢と各器官との間で情報および刺激による興奮を相互に伝えます。
脳・脊髄神経のうち感覚器官からの信号を中枢神経系へ伝えるものを感覚神経(求心神経)、中枢神経系からの運動の指令を運動器官へ伝えるものを運動神経(遠心性神経)といいます。

自律神経
自律神経は、内臓・血管・分泌腺はどに分布しており、生命を維持するために必要な機能を調整しています。自律神経の最高中枢部(司令塔)は間脳の視床下部にあります。
自律神経は、神経系の最高中枢である大脳皮質の直接支配を受けない唯一の神経系であり、意志に関係なく身体の機能(内臓系)を働かせています。 このため、自律神経は不随意神経系であり植物神経とも呼ばれています。
また、自律神経系は交感神経と副交感神経とで構成されており、「交感神経」が優位に立つと人間は興奮状態となり、「副交感神経」が優位になると抑制状態(リラックス)になります。
日中の活動時には交感神経が、夜の就寝時には副交感神経がそれぞれ優位になるのが理想です。ストレスなどでこのバランスが崩れると自律神経失調症という状態に陥ります。  

 

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世界で一番大きな火山は何か?様々な火山の大きさと形

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日本で一番大きい火山はもちろん富士山(3776m)ですが、世界で一番大きい火山はどこの火山でしょう? 

スケールの大きさからいうとマウナロア火山があります。ハワイ島はいくつかの火山からできていますが、一番高いのがマウナロア火山で(4169m)その他にマウナケア火山、キラウェア火山、コハラ火山、フアラライ火山の5つの火山でできています。

このうちのマウナロア火山は、海の底からの高さは9000m以上にもなります。体積も1万立方キロメー トルを越え、富士山の30倍以上にもなります。

現在、キラウエア火山は、ハワイ諸島を作り出してきた火山の中で現在最も活動的なものです。キラウエア火山は、20世紀中に、45回の噴火が記録されており、 1983年1月から始まった噴火は、幾度かの活動の不活発化はあるものの、2007年10月現在も続いています。

しかし、陸上の火山で大きい火山というと、ほとんどは高くはありません。たくさんのマグマを一気に噴出して、大きな穴「カルデラ」をつくります。日本では九州の阿蘇カルデラや姶良カルデラ(鹿児島湾の奥)、 北海道の支笏カルデラなどがあります。これらのカルデラは,そういった大噴火で 直径20kmほどの大きなカルデラをつくった火山です。

世界にはもっと大きなカルデラが あって、アメリカのイエローストーン・カルデラは、カルデラの長径70km短径45km、噴火でできた火山灰・火砕流などの量は数千立方キロメートルにもなります。

ただ高いところにある火山というだけならば、最も高いものは中部アンデスのルライラ コ(Llullaillaco)火山です。この火山はチリとアルゼンチンの国境にそびえており 標高が6739mです。また、噴火記録はないものの最も高い火山とされるのは、同じく 中部アンデスで、ルライラコの南にあるネバド・オホス・デル・サラド(Nevado Ojos del Salado)火山で標高が6887mです。

中部アンデスでは火山が乗っかっている 地盤の標高が4000mもありますから、これらの火山が日本の火山に比べて飛び抜けて 大きいわけではありません。 

様々な姿をしている火山ですが、今日は火山の形態について調べます。(参考HP Wikipedia)
 
どんな形の火山があるか?


楯状火山
流動性の高い玄武岩質の溶岩が積み重なった、傾斜のゆるい火山体。そのため通常は面積が広い。日本でこれまで「アスピーテ」とされてきた火山は成層火山が侵食によって平坦になったり、もともと平坦であった場所に小規模な溶岩流が重なったりしたものであり、楯状火山ではない。
例 - マウナ・ロア山(ハワイ島)、キラウエア火山(ハワイ島)、スキャルドブレイダー山(アイスランド)
成層火山
主に1ヶ所の火口から噴火を繰り返して、その周囲に溶岩と火山砕屑岩が積み重なった、円錐形に近い形の火山体
例 - 富士山、岩手山、開聞岳
溶岩ドーム(溶岩円頂丘)
マグマの粘性が高く(流動性が小さく)かつガスが少ないために爆発的な噴火を起こさず、火口から塊となって押し出されたもの。形は多様であるが高さには限界があり、おわんを伏せたような形になる。例 - 昭和新山、雲仙平成新山、アトサヌプリ
カルデラ
火山活動によって形成された大規模な凹地
例 - 阿蘇山、十和田湖、屈斜路湖、摩周湖、洞爺湖 

溶岩台地
大規模な溶岩流が多数積み重なって広大な台地となっているもの。通常は玄武岩質の溶岩からなる。
例 - デカン高原、コロンビア台地
火砕流台地
大規模な火砕流によって運ばれた大量の火山灰・軽石・礫などが厚く堆積して、上面が平坦な台地となったもの。
例 - シラス台地
複成火山
同一箇所で繰り返し噴火が起こって形成されたもの。
単成火山
1回だけの噴火で形成されたもの。複成火山の一部である場合も多い。また単成火山が多数集まっていて全体が一連のマグマ活動と考えられる場合、単成火山群として複成火山扱いとすることがある。
 例 - 伊豆東部火山群(旧称:東伊豆単成火山群)、阿武火山群(山口県)
爆裂火口
爆発的な噴火によって火口(穴)だけができ、噴出物はほとんど積もっていないもの。
マール
水が大量にある場所でマグマ水蒸気爆発が起こり、円形の火口となったもので、水が溜まっていることが多い。噴出物は火口の周囲にわずかに積もっている程度で、主にベースサージ堆積物である。
例 - 目潟(秋田県男鹿半島)、波浮港(伊豆大島)、米丸
火山砕屑丘(火砕丘)
火口の周囲に火山砕屑物が積もって、円錐形に近い形の小さい山(丘)になったもの。主な構成物質によってさらに細分し、火山灰丘・軽石丘・スコリア丘という。
例 - 大室山(静岡県伊東市)、米塚(阿蘇カルデラ)、ダイヤモンドヘッド(オアフ島)

どんな噴火のしかたがあるか?


流動性が高く揮発物成分(ガス)が少ない場合:ハワイ火山の噴火のように静かに溶岩流が流れつづける。
流動性が高く揮発物成分(ガス)が多い場合:1986年の三原山(伊豆大島)噴火の初期のように、溶岩がカーテンのように高く幅広く噴出する。
流動性が低く揮発物成分(ガス)が少ない場合:昭和新山の噴火のように、大きな爆発や溶岩流出は無く溶岩円頂丘が形成される。
流動性が低く揮発物成分(ガス)が多い場合:浅間山や桜島のような爆発的な噴火になる。

活動度による分類
かつては活火山、休火山、死火山に分類されてきたが、実状に合わないとして段階的に見直しがされ、現在では「活火山」と「それ以外の火山」に分けられている。活動度による分類に関する詳細は活火山を参照のこと。 

 
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運動器官とは何か?動物の驚異の運動能力

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動物は地球上のいたるところに様々な姿で生活している。氷の上でアザラシを捕って生活しているシロクマは、食べ物を求め北極海を何十キロも泳ぐことがある。鳥なのに飛ぶことより泳ぐのが得意なペンギンは水中を時速36km/hのスピードで泳ぐことができる。

熱帯のジャングルで、木の枝の上をゆっくり移動するカメレオンは、餌を捕るときには目に止まらぬ速さで舌をのばす。水辺に住むトカゲのなかまバシリスクは、危険が身におよんだ時には水の上をものすごいスピードで走る。

鳥類ではめずらしい夜行性のフクロウは人の100倍も夜目がきくが、眼球は眼窩に固定されているため、動かすことができない。その代わり、頭を真後ろに向けたり、上下を反転させたり、自由に回転させることができる。これは頚骨が12〜14本もあるからで、これは人よりも5〜7本も多く、回しやすい構造になっている。

フクロウ目の羽毛は柔らかく、風切羽の周囲には綿毛が生え、はばたきの音を和らげる効果がある。このため、ほとんど音を立てることなく飛行できる。 フクロウは肉食で小型の哺乳類や他の鳥類、昆虫などを鋭い爪で捕獲し捕食する。

最も様々な環境に適応したのはカツオドリかもしれない。空を飛び、陸地に営巣し、餌を捕るときは水中に飛び込み、水深30mも潜ることができる。親は捕らえた魚を食道の下にある嗉囊(そのう)というふくらみに蓄えておき、雛鳥は親の口に頭を入れ、嗉囊中の半ば消化されたものを食べる。

このように、動物たちは生き残るために特別な運動能力を発達させている。この運動能力を発揮させるのが骨と筋肉を基本にした運動器官である。今日は運動器官について調べる。
(参考HP Wikipedia) 

運動器官とは何か?


運動器官とは、動物が動くための手・足・ひれ・翼などと、それを動かすための骨・軟骨・関節・筋肉・腱・靱帯などを指す。

骨とは何か?


骨は、脊椎動物に見られる骨格系を構成する組織である。人体には、通常は、対称、非対称含めて約200個(200から208個。基本的には206個)の骨が存在する。個人差や年齢差により癒合の状態が異なるので、数には個体差がある。存在する個所から、頭部・体幹・上肢・下肢に分類される。

骨のはたらき
運動に関係するはたらき以外に3つのはたらきがある。
運動:骨は腱によって相互に連結しており、支点・力点・作用点を形成することで体を運動させる。
支持:骨は骨格によって身体のさまざまな器官の重量を支える。
保護:骨は衝撃に惰弱な器官を保護する。頭蓋骨は脳、胸郭は胸部の内臓を収納・保護している。
貯蔵:骨質には無機物、骨髄腔には脂肪が貯蔵されている。進化の過程ではまずカルシウム調節器官として発達してきたものと考えられている。主成分はリン酸カルシウムである。そのため、骨形成にはカルシウム、リン、ビタミンDの摂取が不可欠である。  

骨格とは何か?
骨格(こっかく、もとは骨骼)とは、複数の骨によって構成される構造のこと。生物学では、脊椎動物・棘皮動物では骨は体内にあって、互いにかみ合って全体の構造を支えるようになっている。これを内骨格という。これに対して、節足動物では体表面が固くなっており、体節ごとに硬化した殻を持つ形で、それらが関節によって繋がり、全体でひと繋がりになっている。これを外骨格という。

軟骨とは何か?


軟骨(なんこつ)は、軟骨細胞とそれを取り囲む基質からなる支持器官であり、軟骨組織は血管、神経、リンパ管を欠く。弾力性があり、脊椎動物に比較的発達している。系統進化的には、初期の生物(軟骨魚類など)で骨格の大半を占めていたが、硬骨魚類以降、硬骨組織に取って変わられた。

軟骨は、結合組織に分類され、豊富な細胞外基質と、その中に点在する軟骨細胞が特徴的である。

軟骨における細胞外基質を、軟骨基質という。軟骨基質の主成分は、コンドロイチン硫酸などのプロテオグリカンである。コンドロイチン硫酸は大量の陰電荷を持っており、ナトリウムイオンを引きつける。この時、ナトリウムの水和水が一緒に寄ってくる。このような仕組みで、軟骨は豊富な水分を含んでいる。 

関節とは何か?


関節(かんせつ)とは、骨と骨が連結する部分を表す言葉である。

脊椎動物ではこれは内骨格における骨同士の連結部であり、膝・肘・腰・肩など体中のいたるところにある。

関節には、両骨の間に潤滑油の役目を果たす軟骨や滑膜が存在する。滑膜とは関節をスムーズに動かす為の関節液を作ったり、必要な栄養素を分泌したりする組織。軟骨は骨の表面に、滑膜は関節を包み込むように存在する。

筋肉とは何か?


筋肉(きんにく、英:muscle)とは動物の持つ組織のひとつで、収縮することにより力を発生させるものである。動物の運動は、筋肉によってもたらされる。また、人間が動物を食料とする場合、主として利用するのも筋肉であり、肉と言えば普通は筋肉を意味する。大別すると骨格筋平滑筋に分かれる。

骨格筋の構造
骨格筋は、両端が骨格に接続している筋肉である。関節を介して接続する異なった骨の間を繋ぐ形で配置する。関節に関してその筋肉が収縮すると曲がるものを屈筋、伸ばすものを伸筋と言う。
個々の筋肉は中央部の筋腹と呼ばれる部位と、骨に接続する腱に分かれる。

平滑筋の構造
平滑筋とは横紋筋とは違いサルコメア(筋節)のない筋肉の事であり(アクチン・ミオシンは少量存在する)、血管、膀胱、子宮など、空洞になった器官の「壁」にみられる。消化管では平滑筋は消化物を収縮により運ぶ役割を持ち、一般的にそれは「不随意」で神経による刺激はない。平滑筋細胞は互いにギャップ・ジャンクションによって結ばれていて、比較的ゆっくりと収縮の波を筋肉を通して伝達する。平滑筋細胞は単核で曖昧に動き続ける事ができる。

心筋の構造
心筋の特徴として、動作に必要な神経線維が、通常の神経線維ではなく、特殊心筋と呼ばれる筋群によって興奮が伝達される。従って、肉眼的には神経線維は存在しない。
筋肉の微細構造
筋肉の機能は、極論すると、収縮する事である。筋肉の収縮は、アクチンとミオシンの二種類のフィラメントが摺動(しゅうどう)する事によってもたらされる。アクチンとミオシンは、線維状の高分子で、平行し一部は重なって並んでいる。このフィラメントの並びが骨格筋に外観上の縞模様をもたらしている。フィラメントは複数集まって筋節を形成しており、筋節がひも状につながり筋原線維となる。筋線維はアデノシン三リン酸(ATP)を消費し、フィラメント同士がお互い重なり合うように引き付け合い収縮する。筋線維は本来積極的に伸展する能力は無く、弛緩したときに伸展するのは、骨格筋の場合、対立筋の働きによる外的な作用による。ATPは乳酸となり、運動後の筋肉の疲労は、乳酸によってもたらされるといわれているが、実際は乳酸は良い効果を発揮するという説の方が強い。

腱とは何か?


腱(けん)は、解剖学において骨格筋が骨に付着する部分の筋肉主体部寄りにある結合組織のひとつ。骨と骨とを結合させているものは靱帯という。両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類の骨格筋に付属して存在する。骨格筋は全体的に赤色(哺乳類)を示すが、腱はほぼ白色に見える。組成は殆どが線維質であるコラーゲンで、軟部組織としては硬い方に属する。代表的な腱はアキレス腱があり、人体の中では最大のものである。

靱帯とは何か?


靭帯(じんたい)は、強靱な結合組織の短い束で、骨と骨とを繋ぎ関節を形作る。主成分は長いコラーゲンの繊維である。靭帯には関節の可動域を制限する働きもある。尚、骨と骨格筋を繋ぐのは靭帯ではなく腱である。

関節包靭帯は関節包の一部となって関節を包み、機械的な強度を増すのに役立っている。関節包外靭帯は骨と骨とが離れないようにし、関節の安定に役立っている。

靭帯には若干の弾性があり、張力がかかると次第に伸びていく。脱臼した場合、できるだけ早期に整復する必要があるのは、一つにはこのためである。治療が遅れると靭帯が伸び過ぎ、関節の強度が落ち、習慣的な脱臼の元になる。運動をする前にストレッチ運動をするのは、靭帯を伸ばして関節の動きを柔軟にするためである。
 

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感覚器官(感覚器)とは何か?動物の鋭い感覚器官

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。
フクロウは遠目が利くが、意外に近くをはっきりと見ることができない。瞳孔が大きく、弱い光に敏感な視細胞が網膜に多いため、夜目がきく。フクロウの目の感度は人間の100倍もある。

また、耳穴の位置が左右非対称なことにより、音源の方向を立体的に認識することが可能になっている。暗所に強い目と、驚異的な聴力がフクロウ目の夜間ハンティングを可能にしている。

エコロケーション(反響定位)とは、動物が自分が発した音が何かにぶつかって返ってきたものを受信し、それによってぶつかってきたものの距離を知ることである。それぞれの方向からの反響を受信すれば、そこから周囲のものの位置関係、それに対する自分の位置を知ることができる。こうなると、音を聞く聴覚というよりも、むしろ視覚に近い役割を担っている。

最も有名なのは、哺乳類でありながら空を飛べるコウモリである。コウモリ類には大型のものと小型のものがあるが、エコロケーション(反響定位)を用いるのは、昆虫食が中心の小型コウモリ類の方である。

小型コウモリ類は目がごく小さく、耳は薄くて大きい。多くのものは空を飛びながら、飛んでいる昆虫を空中で捕獲して生活している。コウモリに目隠しして飛ばせても、飛び方は変わらないが、耳をふさぐと飛べなくなる。コウモリは口から間欠的に超音波の領域の音を発して、それによってまわりの木の枝や、虫の位置を知ることができる。

このように、野生動物の中には生き残るために、私たち人間よりもするどい目や耳などの感覚器官を発達させたものが多い。

感覚器官とは何か?今日は感覚器官について調べる。(参考HP Wikipedia)

感覚器官とは何か?


感覚器官(感覚器)とは、動物の体を構成する器官のうち、何らかの感覚情報を受け取る受容器として働く器官のこと。末梢神経系の一部であり、受け取った情報はニューロンを介して中枢神経系へと伝えられる。感覚器には光に対する視覚器、音に対する聴覚器、化学物質に対する嗅覚器・味覚器、機械刺激に対する触覚器などが挙げられる。

ヒトの場合、その代表的な感覚器には、目、耳、鼻、舌、皮膚などがある。また、動物の種類によって独自の感覚器が様々に発達している場合がある。これらの感覚器をまとめて感覚器系というひとつの器官系として扱う場合がある。

ある感覚器は、特定の種類の情報を受け取るように特化されている。感覚器で受容された何らかの情報は、多くの場合、その動物の神経系に受け渡されるようになっている。感覚器で得られた情報を脳などの中枢神経系に伝える働きをする神経のことを感覚神経(感覚性神経)と呼ぶ。 感覚器ひとつひとつは独自の機能を担っており、これらの機能は神経系を介して相互に調節される。

目(眼球)
視覚情報の受容器。"見る"器官。眼球に入ってくる可視光の量と波長、およびその時間的変化の情報を空間的な各点について採取し、視神経に伝える。

聴覚情報の受容器。"音を聞く"器官。ある範囲の波長の空気振動(音波)を感知し、その波長と時間的な変化パターンを内耳神経(蝸牛神経)に伝える。
平衡覚の受容器。耳の内部にある内耳には、体の受ける加速度や回転などの情報を受け取る半規管(三半規管)がある。内耳神経(前庭神経)を介して中枢神経に伝えられる。

嗅覚情報の受容器。"においを嗅ぐ"器官。鼻の穴の奥の最上部にはにおい細胞の並ぶ鼻粘膜嗅部がある。空気中を漂い、鼻に吸い込まれたにおい物質を感知し、嗅神経に伝える。

味覚情報の受容器。"味"を感じる器官。舌表面各部を中心に存在する味蕾(みらい)は、味物質の受容器である。舌神経を介して、顔面神経、舌咽神経に伝える。
皮膚
皮膚感覚情報の受容器。皮膚の各部には、いくつかのタイプの受容器が埋め込まれており、それぞれに感覚神経が接続されている。
皮膚感覚には、触覚(何かが接触している)、圧覚(押されている)、痛覚(痛い)、温度覚(熱い、冷たい)などいくつかの種類があり、それぞれに異なった種類の受容器が対応していると考えられている。皮膚以外の表面(鼻腔、口腔など)にもそれぞれの感覚受容器が存在する。三叉神経(頭部前面)や各脊髄神経の皮枝(それ以外)がこれを伝える。
筋紡錘
体を構成する各筋肉に存在する、その筋肉の伸展状態をモニタする受容器。

1番目の良い動物は?


動物の中で一番視力が良いのはどんな動物なのか?残念ながら人間ではないようだ。実は動物の中でも空を飛んでいる鳥類の視力が良いと言われている。

鳥の中でも猛禽類のワシやタカの視力が良い。そして鳥の中でも肉食である猛禽類のワシやタカ等の視力が良いと言われている。ワシやタカの視力は私達人間の約8倍もあるそうだ。

この優れた視力があるから空高く飛んでいる時でも地上にいるネズミ、ウサギ、ヘビといった獲物を見つけることが出来るのだろう。

1番耳の良い動物は?


キツネはすぐれた聴覚、視覚,臭覚の持ち主である。中でも聴覚にすぐれ、人間には聞きとれないほどの二万サイクル以上の高い音を聞くことができる。また無風の静かな林内で、十数メートルもはなれた所に落ちる落葉の音にも反応することが観察されている。

このすぐれた感覚は、主食の野ネズミを獲るのにきわめて有効だ。臭いは餌動物のおおまかな位置を知るのには役立つが、ネズミのような小動物を捕食する際には、その位置を点として正確に知る必要がある。キツネは音の発生源の方向を数度以内の正確さでとらえることができる。この聴覚と俊敏な行動との組み合わせによって、ネズミを捕獲する際に使われるジャンプ捕獲法が完成されたと思われる。

犬の耳は大きい上によく動き、前方、後方、横方にむけることができる。犬の可聴範囲は、人間の4倍といわれており、人間は25,000ヘルツ以下の音しか聴き分けることができないのに対し、犬は80,000〜12 0,000ヘルツの音を聴き分けることができる。

また、音の強弱については人間の16倍、音源の方向定位は人間の16方向に対し、犬は32方向を区別できる。

1番鼻の良い動物は?


ヒトとくらべて犬の嗅粘膜はヒダが多く、表面積がヒトの10〜50倍ある。嗅細胞は約2億個(おくこ)もっており、ヒトのおよそ400倍の数である。数や表面積のちがいだけではなく、犬の嗅細胞自体の感度もヒトより、ずっとすぐれている。そのため、犬の嗅覚はヒトと比較(ひかく)にならないほどするどく敏感(びんかん)で、ヒトの100万〜1億倍の能力をもっている。

犬の鼻先は、においをかぎやすくするために毛は生えず、しめっている。しめった鼻は、空中のにおいの分子を分解し、嗅粘膜にふれさせて古いにおいを取りのぞくはたらきがある。

犬が眠(ねむ)っていたり体調がすぐれず鼻がかわいているときは嗅覚がにぶるため、においがよくわからない。まだ解明(かいめい)されていないが、犬の鼻が黒いのも、嗅覚の機能をたかめるために役に立っていると考えられている。

 

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浮沈子の沈むわけ「アルキメデスの原理」「パスカルの原理」とは?

 浮沈子

 「浮沈子」という不思議なおもちゃがある。水で満たしたペットボトルの中に重さを調節して、ぎりぎり浮く「ウキ」をつくり、ペットボトルのフタをして密閉する。

 外部から、ペットボトルを強く手で圧迫すると、不思議なことにその「ウキ」は沈む。そして手を離すと「ウキ」は浮上する。このように浮いたり沈んだりするので「浮沈子」という。

 「浮沈子」はなぜ浮いたり沈んだりするのだろうか?

 水の中では空気の中とは違って不思議な現象が見られる。この「浮沈子」もそのうちのひとつである。浮沈子が浮いたり沈んだりする理由は、アルキメデスの原理とパスカルの原理が関係する。



 浮沈子の原理
 物体が水中に入ると、その物体が押しのけた水の重さと同じ力を浮力として受ける(アルキメデスの原理)。そして、物体の重さ(重力)とその物体の浮力がつり合っていれば水中で止まる。もし浮力の方が大きければ浮き、重力の方が大きければ沈むわけである。

 では浮沈子はなぜ浮いたり沈んだりするか?重力が変わるか浮力が変わるかどちらだろう?正解は浮力が変わるからである。その物体にはたらく、地球の重力が変わるはずはない。浮力の方が変わるのである。

 浮力はその物体の押しのけた、水の重さ(重力)と同じ大きさであるから(アルキメデスの原理)、物体が大きくなれば浮力は大きくなり、物体が小さくなれば浮力は小さくなる。

 「ウキ」をペットボトルに入れて密閉し、手で圧力を加える。水に圧力を加えるとこの圧力はどこにでも同じ大きさで伝わる(パスカルの原理)。「ウキ」にはまわりから同じ大きさで圧力がかかる。このため「ウキ」は押し縮められる。このため浮力は小さくなるのである。

 これはカップヌードルの容器を深い海に沈めると、カップヌードルが小さくなる実験を思い出すとよくわかる。圧力により物体は押し縮められるのだ。これが浮沈子が浮いたり沈んだりする理由である。

 今日は水の中の不思議な法則「パスカルの原理」と「アルキメデスの原理」について調べる。 (参考HP Wikipedia)


アルキメデスの原理とは?

 アルキメデスの原理は、アルキメデスが発見した物理学の法則。水中の物体は、その物体がおしのけた水の重量だけ軽くなる、というものである。


 アルキメデスの原理発見のエピソード

 この法則が発見されるまでの故事が、古代ギリシャでは伝説として残っている。 シラクサの僭主ヒエロンが金細工師に金を渡し、純金の王冠を作らせた。

 ところが、金細工師は金に混ぜ物をし、王から預かった金の一部を盗んだ、といううわさが広まった。そこでヒエロンはアルキメデスに、王冠を壊さずに混ぜ物がしてあるかどうか調べるように命じた。

 アルキメデスは困り果てたが、ある日、風呂に入ったところ、水が湯船からあふれるのを見て、その瞬間、アルキメデスの原理のヒントを発見したと言われる。このとき浴場から飛び出たアルキメデスは「ヘウレーカ(ΕΥΡΗΚΑ)、ヘウレーカ」(分かったぞ)と叫びながら裸で走っていったという伝説も残っている。(もっとも、この時代のギリシアでは奴隷が裸で労働していたため、男性が裸でいるのは別に珍しくなかった。)


 アルキメデスは金細工師に渡したのと同じ重量の金塊を用意し、金塊と王冠のそれぞれを、ぎりぎりまで水を張った容器に入れた。すると、王冠を入れると、金塊を入れたときよりも多くの水があふれ、金細工師の不正が明らかになった。金細工師の名は知られていないが、その後死刑になったと伝えられる。


 パスカルの原理とは?

 パスカルの原理(Pascal's principle)とは、一定の容器内部に非圧縮性流体を満たしてある面に圧力をかけたとき、重力の影響が無ければ、つまり液面から同じ深さの地点同士ならばそれらの点には等しい圧力が加わるという原理。

 たとえば、下図のようなU字型の管を用意して水を注ぐと2つの水面ができる。一方の水面に押し下げるように圧力を加えると、もう一方の水面にも同等の圧力が加わる。この例では水面を固定していないので、圧力にしたがって水面が押し上げられる。



 均等な圧力がかかることを応用して、小さな力を増幅する装置を作ることができる。上図の装置で、左側の広い水面の面積は右側の水面の2倍であるとする。右側のピストンに大きさNの力を加えると、水面に圧力Pが及ぼされるとする。パスカルの原理に従い、圧力は液体全体に均等にかかるので、左側の水面にも圧力Pがかかる。ただし、左側の水面は2倍の広さなので、ピストンが受ける力(圧力×面積)も2倍で2Nとなる。つまり右側のピストンに加えた力を2倍に増幅できたことになる。 



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地球最後のフロンティア「海」どんな不思議と出会えるか?

 夏休みに「JAMSTEC(海洋研究開発機構)」を訪問した。JAMSTECでは「夏休み!JAMSTEC親子見学ツアー」を毎年開いていて今年は8月3日と8月24日に行われた。普段見ることのできない調査船に乗船したり、しんかい2000やしんかい6500の最新科学技術にふれることができた。

 潜水調査船は沈むために鉄のおもりを持っていき、浮上するときにおもりを全部捨てていくという、原始的な方法で潜水するのは以外だった。カップラーメンの容器を深海に持っていくとどんどん小さくなっていくのには驚いた。

 もし人が深海で活動するとしたら、水圧につぶされないよう、空気を圧縮して吸うことになる。普通の空気には窒素が含まれており、これが高圧になると人は窒素酔いを起こしてしまう。そこで窒素の代わりに使われるのがヘリウムである。このヘリウムは体に入っても無毒であるが、声がドナルドダックのように変わってしまう。



 JAMSTECは海をテーマに研究している。地球表面の70%は海であり、地球の海の平均水深は約3,800 m なので、深海は海全体の約95 % を占める広大な世界である。そのほとんどが知られていない。従って研究することも多種多様である。

 地球の気象に与える影響や温暖化に関すること、海流、深層海流、表層に住む魚類などの生物や深海に住む特殊な生物、地震の原因であるプレートの調査、海底火山、海底鉱物資源、海底ケーブル、海底通信、深海調査技術、超臨界流体、メタンハイドレートなどなど不思議なことがたくさん残されている。これらを解明していくのが科学の役割である。

 子供達と行って半日楽しんだ。ただし、場所が横須賀市夏島町にあり、近くに駐車場はない。バスで行くのだが本数が少ないので、下調べが必要だ。夏休み以外に個人でも申し込めば見学することができる。ホームペ−ジはこちら → http://www.jamstec.go.jp/j/


 今日は深海について調べてみよう。


 深海とは?

 深海(しんかい)とは、普通、海面下200 m 以深の海を指す。

 深海には太陽光がほとんど届かないため、表層とは環境や生態系が大きく異なる。高水圧・低水温・暗黒などの過酷な環境条件に適応するため、生物は独自の進化を遂げており、表層の生物からは想像できないほど特異な形態・生態を持つものも存在する。また、性質の相異から表層と深海の海水は混合せず、ほぼ独立した海水循環システムが存在する。


 海の平均水深は?

 地球の海の平均水深は約3,800 m であり、深海はその約95 % を占める広大な世界である。海の大部分は深海であると言っても過言ではない。それにもかかわらず、巨大な水圧のため、そのほとんどは未踏の領域であり、いまだ未知の部分が多い。深海を探索できる有人潜水艇は世界に数えるほどしかなく、人類が海の最深部に到達するのは宇宙に行くよりも困難とされている。深海が地球最後のフロンティアと呼ばれる所以である。


 深海の構造

 深海は鉛直方向に次のように区分される。
中深層 200 - 1,000 m、漸深層 1,000 - 3,000 m、上部漸深層 1,000 - 1,500 m、下部漸深層 1,500 - 3,000 m、深海層 3,000 - 6,000 m、超深海層 6,000 m 以深、水深4,000 〜6,000 m には地球の表面積のほぼ半分を占める広大な深海底が存在し、ここまでを深海帯としている。これより深い超深海帯は主に海溝と呼ばれる領域であり、深海全体に占める割合はわずかである。


 世界最深部は何m?

 世界最深の海底は、西太平洋のマリアナ海溝・チャレンジャー海淵で、海面下10,920±10 m である。


 深海の水温は?

 上部漸深海帯では水温が急激に降下し、下部漸深海帯ではさらにゆるやかに下降する。深海帯では水温はほとんど変化しない。海水は純水よりも凝固点が低いため、0 ℃ でも凍らず、深海帯では水温が-2 ℃ 程度で一定になる。


 深海の水圧は?

 水中の物体にはその上にある水の重さの分だけ圧力がかかる。これを水圧と呼んでいる。水深が深くなればなるほど大きな水圧がかかることになり、潜水艇など気体を含んだ物体は押し潰されやすくなる。10m潜るごとに1気圧増える。10000mでは1000気圧にもなる。


 太陽光はどこまで届く?

 太陽の光は水深200 m より深い所にはほとんど届かず、したがって植物プランクトンは光合成ができない。しかし水深1,000 m 程度まではわずかながら太陽光が届いており、深海の生物はそれを感覚できる大きな目をもつものが多い。


 深海に分布する海水

 深海には深層水と呼ばれる、表層とは違った物理的・化学的特徴を持つ海水が分布する。表層と違い風の影響を受けないが、地球上の2箇所(北大西洋のグリーンランド沖と南極海)で形成される深層水(北大西洋深層水と南極低層水)は熱塩循環によってゆっくりと世界中の海洋を移動している。

また、北太平洋には深度数百 m に北太平洋中層水と呼ばれる海水が分布することが分かっている。


 生物

 深海では、いわゆる深海魚など表層とは全く異なった形態や生態をもつ生物が多く生息する。しかし深海生物は現代では意外と身近な存在でもある。サクラエビ、ヒゲナガエビ、ホッコクアカエビ(アマエビ)、タカアシガニ、ズワイガニ、タラ、キンメダイ、アコウダイ、メルルーサなど、漁具や冷凍・運搬技術の発達により、食用として流通するようになった深海生物は枚挙にいとまがない。

 太陽光の届かない深海では、光合成をする生物は生存できない。水深400 m 以深では太陽光がほとんど届かなくなり、さらに水深600 〜1,000 m 付近では酸素極小層(溶存酸素量が極端に少ない層)ができる。これは上層から降下してくる有機物を細菌が分解する時に、水中の溶存酸素を使うため、この深度では酸素が使い果たされてしまうのである。酸素極小層ではさすがに生物の姿もまばらになるが、ここを過ぎると溶存酸素量がわずかながら増え、生物の密度もわずかに上がる。

 深海には光が到達しないため、光合成は行えない。したがって生物群集において生産者を欠くことになる。そのため、より浅い部分での物質生産に依存するものと考えられている。すなわち、浅海での生産物が深海生物に利用されている。その方法には大きく二つある。

 一つは深海生物が浅海に行って採餌を行うことで、ハダカイワシなど多くの深海魚が夜間により浅い水域に移動して採餌を行っていることが知られている。

 もう一つは浅海での生物遺体や排泄物がデトリタスなどの状態になって沈んでゆき、それが深海生物の餌となるものである。深海では水中に雪のように漂うマリンスノーが見られるが、これもその例である。また、まれにクジラの死体が深海底に沈み、多くの動物の餌となっていることも知られている。


 化学合成生態系

 深海での食物連鎖は、海の表層から降下してくる有機物に依存するところが大きいと思われていたが、1970年代から各国で進められている深海探査により、深海には太陽エネルギーに頼らない独立した生態系が存在することが明らかになった。この生態系を化学合成生態系という。

 海嶺や海底火山の周囲にある熱水噴出孔では、300℃以上もの熱水が噴き出している。その周囲には熱水中に含まれる硫化水素をエネルギー源にして生存する化学合成細菌が繁殖している。これらを体内に共生させるチューブワーム(ハオリムシ)やシロウリガイ、細菌を餌にするカイレイツノナシオハラエビ、さらにそれらの生物を餌にするイソギンチャク、シンカイコシオリエビ、ユノハナガニ、ゲンゲなどが世界各地の熱水噴出孔で次々と発見され、世界中を驚かせている。

 生物の生息密度は、ふつう沿岸から離れた深海ほど低くなるが、熱水噴出孔の周囲は浅い海もかくやというほどの高密度で生物が生息しており、まさに生命の神秘をうかがわせる。


 深海探査

 新たな水産資源や鉱物資源を深海に求める機運もあり、1970年頃から各国が深海探査に乗り出すようになった。これまでに新種の生物やメタンハイドレート、マンガン団塊などが次々と見つかっているが、まだまだ深海は人類にとって宇宙と同じく未知の世界といえる。


 各国の所有するおもな深海探査艇


 しんかい6500

 日本の所有する有人深海探査船は「しんかい2000」と「しんかい6500」である。「しんかい2000」は2003年に引退し、現在は「しんかい6500」だけが稼動している。

「しんかい6500」はその名のとおり水深6,500 m までの潜航が可能である。3名搭乗できるが、うち2名はパイロットで、オブザーバー(深海調査を行う学者)は1度に1名だけ搭乗する。およそ秒速0.7 m で潜水し、水深6,500 m まで2時間ほどで到達する。一度の深海探査は9時間程度である。


 かいこう

 同じく、日本の所有する無人深海探査機(直接の搭乗員はおらず、母船とはケーブルで繋がった状態で深海探査を行う)としては「かいこう」・「UROV7K」・「ディープ・トウ」・「ハイパー・ドルフィン」・「うらしま」などがある。このうち、もっとも深く潜航できるのが「かいこう」である。

 「かいこう」はもともと、「ランチャー」という親機と「ビークル」という子機からなっていた。これら二つが繋がった状態で水深7,000 m まで潜航し、さらにビークルを分離することで、世界のどの探査機より深い水深11,000 m まで潜航することができた。しかし2003年にケーブルが切れ、ビークルを失う事故が発生した。このため現在は別の無人探査機「UROV7K」を改造してビークルの代用に充てている。なお「UROV7K」の潜航深度が7,000 m であるため、現在は「かいこう7000」として運用中である(※)。また7,000 m であっても潜航深度としては世界のどの探査機よりも深い。

※「かいこう」ランチャー自体は現在も11,000 m まで潜航可能であるが、ランチャーには探査機能がないため。


 アルビン

 アメリカ合衆国が所有するアルビン号は、水深4,500 m まで潜航できる有人深海探査船である。3名搭乗できるのはしんかい6500と同じだが、内訳はパイロット1名、オブザーバー2名である。

1964年完成の古い探査船だが、いまだに現役で、これまでに数々の発見をしてきた。世界中の深海探査船の潜水時間を合わせてもアルビンの潜水時間に及ばない。


 ミール

 ミールといえばロシアがかつて所有していた宇宙ステーションが有名だが、ここで挙げるのは同名の有人深海探査船である。アルビンと同じく6,000 m まで潜航でき、深海に沈むタイタニック号を撮影したことでも知られる。



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秋の花粉症 原因となる植物は何か?

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。
去年もこの時期くしゃみ・鼻水・鼻づまりがありました。しかも夜中になると咳が出だして止まらなくなります。近くの医者にはやはりアレルギーと診断されました。アレルギー体質なのはしょうがありません、夜中の咳だけは止めて欲しいので、咳止めシロップをもらって一安心しました。

10月も中程を過ぎると、つい先日まで真夏日だったのが嘘のように、めっきり涼しくなりました。こうした季節の変わり目には風邪を引きやすいものです。しかし、鼻水やくしゃみが止まらなくて風邪だと思っていたら、実は「秋花粉症」だったという可能性もあります。



去年はセイタカアワダチソウ花粉症説に迫りましたが、どうも原因はブタクサ、ヨモギ、カナムグラなど、他の植物のようです。特にブタクサが有名ですが他の植物の可能性もあります。そこで今日は秋の花粉症の植物について調べます。 (参考HP Wikipedia)


関連するニュース
憂うつな秋 花粉症主原因のブタクサ分布範囲広がる


アレルギー体質の人には憂うつな秋の花粉症の季節となった。花粉の飛散状況を調査している備讃空中花粉研究会(岡山県)は、鳥取県内でも秋の花粉症の主な原因となるオオブタクサとブタクサの分布範囲が確実に広がっているとして、「アレルギー体質の方は注意が必要」と警告している。

ブタクサ(オオブタクサ)はキク科の雑草で、米国からの帰化植物。花粉症の主原因として「春の杉」に対して「秋のブタクサ」として近年、クローズアップされている。アレルギー症状は鼻水や涙など。イヌやネコなどペットの症状も報告され、イヌはひどい場合は皮膚炎を起こすこともあるという。  

県内でオオブタクサの分布状況などを調査している同研究会の市谷年弘さん(41)は鳥取市国府町の袋川右岸の約一キロにかけて、草丈が一メートル以上あるオオブタクサの群生を確認。さらに上流にも各所に点在しており、「県東部でかなり分布が広がっている」と見ている。  

花粉の飛散期間は十月がピーク。スギ花粉のように広範囲には飛散しないため、ブタクサに近づかないことが予防の第一条件。市谷さんは「多くは水辺に生育している。土手沿いなど草が繁茂している付近では、イヌとの散歩やウオーキングなどの際には対策を」と呼び掛けている。(日本海新聞 10月9日)

秋の花粉症とは?


秋の花粉症と原因植物 秋の花粉症も、春の花粉症と同じく、「くしゃみ」「鼻水」「鼻づまり」「目のかゆみ」が4大症状となります。また、症状が一定せず、悪化したり軽快したりを繰り返すことも特徴です。

ただ、スギやヒノキなど、「木」の花粉によって起こる春の花粉症と違うのは、秋花粉症は、「ブタクサ」「ヨモギ」「カナムグラ」「イネ科の植物」など、空き地や河川敷に群生している「草」の花粉が原因となることです。

これらの植物の花粉の飛散時期は、ブタクサが8〜10月(東北以北では8〜9月、九州では9〜10月)、ヨモギが8〜10月(東北以北では8〜9月、九州では9〜10月)、カナムグラが9〜10月と言われています。生育場所はブタクサが道ばた、荒れ地、畑の周辺など、ヨモギが市街地、堤防、空き地、道ばたなど、カナムグラが道ばた、荒れ地、畑の周辺などです。9月〜10月にかけてイネ科の花粉が飛散します。

これらの花粉が原因でアレルギー性鼻炎などを引き起こす花粉症は、スギ、ヒノキ花粉の飛散時期である春についで秋に多く発症するといわれています。

例えば、これらの草が生い茂っている場所の近くを通った後で、症状が悪化し、自宅に帰れば軽快するなどの変化が見られれば、秋花粉症の可能性が高いと考えられます。 また目のかゆみを伴うのも花粉症の特徴です。

もっとも、秋花粉症の原因となる植物は背の低い雑草なので、春のスギやヒノキなど樹木の花粉に比べ、飛散数は少なく、飛ぶ距離や飛ぶ期間も短くなります。

そのため、これらの草が生い茂っているような場所には近づかないようにすれば、対策にそれほど神経質になる必要はないでしょう。 また発症しても、春に比べれば症状は軽いことが多いようです。

治療法は、スギ花粉症と基本的に変わりません。症状を緩和する治療薬としては、内服の抗アレルギー薬や、粘膜の炎症を抑えるステロイドの点鼻薬などがあります。また、ハイキングなどで郊外に出かけるときは、マスクやメガネなどで花粉との接触を防ぐことも効果的です。

秋の花粉症 原因となる植物


ブタクサ
ブタクサ(豚草、学名:Ambrosia artemisiifolia)はキク科ブタクサ属の一年草。北アメリカ原産で明治初期に渡来した帰化植物。日本全国の道端や河原などに分布する。雌雄同株の風媒花。

高さは1mほど。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、草丈がブタクサより高く2〜4mほどになる。

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%がブタクサ花粉症との統計がある。

花粉の大きさが小さく、肺まで入りやすいので、喘息(花粉症と同様、様々な物質に対するアレルギーによって起こります)の原因となることがあります。

ヨモギ
ヨモギ(蓬)は、キク科の多年草。別名モチグサ。 地下茎はやや横に這い、集団を作る。茎は立ち上がり、やや木質化する。葉は大きく裂け、裏面には白い毛を密生する。夏から秋にかけ、目立たない花を咲かせる。

セイタカアワダチソウと同様に地下茎などから他の植物の発芽を抑制する物質を分泌する。この現象をアレロパシー(他感作用、allelopathy)と言う。

日本全国いたるところに自生している。 特有の香りがあり、春につんだ新芽を茹で、おひたしや汁物の具、また草もちにして食べる。また、天ぷらにして食べることもできる。香りの主成分はシネオール、ツヨン、β-カリオフィレン、ボルネオール、カンファー、脂肪油のパルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、ビタミンA、ビタミンB1、ビタミンB2などである。

カナムグラ
カナムグラ(鉄葎、Humulus japonicus)はアサ科の一年草(以前はクワ科に分類されていた)。雌雄異株のつる植物。葉は掌状。茎にはとげが多数ある。同属にビールの苦味と香り付けに使われるホップがある。キタテハの食草である。 

イネ科植物
イネ科の花粉症原因植物としては、オーチャードクラス(カモガヤ)、チモシー(オオアワガエリ)、イタリアンライグラスなどがありますが、いずれも花粉が類似しており飛散時期も重なることから、イネ科の植物としてまとめています。

ヨーロッパでは、これらのイネ科の草による花粉症が問題になっています。牧草として広く栽培されているもので、日本にも酪農用に輸入され、今では空き地や道端などに自生しています。

花粉症の症状とは?


花粉症は、花粉が鼻、口、目などの粘膜に吸着し、その場所で反応を起こし、くしゃみ、鼻水鼻づまり、かゆみ、頭が重いなどの症状(アレルギー性疾患)を引き起こします。

花粉症の起きるしくみとは?
症状が出るしくみ 人の体には、花粉などの異物(抗原)が入ってくると、その抗原を排除するために、抗原を攻撃する抗体を作ります。特にアレルギーに密接に関係する抗体が、IgE抗体です。一度できたIgE抗体が人の粘膜表面にある肥満細胞に付着し、再び同じ抗原が入ってくると、肥満細胞上に付着した、IgE抗体と抗原が反応(抗原抗体反応)し、肥満細胞からヒスタミンという物質を放出します。このヒスタミンが、くしゃみ、かゆみなどの症状を引き起こすといわれています。

 

名医のわかりやすい花粉症・アレルギー性鼻炎 (同文名医シリーズ)
今井 透
同文書院

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花粉症にはホメオパシーがいい―治療現場からの報告 アトピー性皮膚炎からがんまで、エネルギー医学の大きな力
帯津 良一,板村 論子
風雲舎

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薬物乱用の「薬物」とは何か?

科学大好き!アイラブサイエンス!最近気になる科学情報を、くわしく調べやさしく解説!毎日5分!読むだけで、みるみる科学がわかる!

 先日、薬物乱用防止講演会があった。話してくれたのは、看護婦さん。実際に薬物中毒になった人の面倒を見る病院に勤めているようであった。

 日本は法治国家であり、厳しく規制しているので、まともな生活をしていれば、私たちは麻薬や覚醒剤の危険に触れることはない。

 話を聞いて怖いなと思ったのは、シンナーなどの有機溶剤。接着剤やマジックインキにも含まれていて、手に入りやすいからである。

 一度シンナーなど薬物中毒になると、フラッシュバックといって、幻覚、妄想などの症状が、乱用を止めた後も日常生活の中の何気ないきっかけで自然再燃する。

 せっかくやめた人が接着剤やマジックの臭いで再び中毒になり、廃人同然になってしまうケースがあるという。

 ところで薬物乱用とは何だろう?薬物とは何か?

 薬物乱用とは?
 
 薬物乱用(Drug Abuse)とは、社会規範から外れた方法・目的で外来薬物を使用することである。法律で成人に限って合法とされる外来薬物であるアルコール・たばこを除く、麻薬・大麻・向精神薬・覚醒剤などの違法外来薬物は、1回の使用であっても薬物乱用であり、所持は犯罪として罰せられる。

 麻酔・抗精神病薬・抗うつ薬等の向精神薬の一部は医療目的に限って使用される。合法・違法に限らず薬物依存症に陥れば、脳内麻薬乱用による神経伝達物質の多量分泌の快楽に染まって、薬物入手のためには反社会的行動も辞さなくなり、公衆衛生上の大きな課題となっている。

 乱用される主な薬物とは?  アヘン類
 ヘロイン、モルヒネ、コデイン、ペンタゾシンなど。
容易に耐性が形成される。モルヒネ、コデイン、ペンタゾシンは鎮痛剤などとして医療目的で使用されている。
 アルコール
 日本酒・焼酎・ビール・ワイン・ウォッカなど
容易に身体依存性と耐性が形成され、アルコール依存症として脳を溶解させる症状があらわれる。
 アメリカ合衆国で一度禁酒法で違法薬物指定されたが社会規範を外れた法律の為、廃案になった。
 大麻
 マリファナ、ハシッシュなど。
使用によって幻覚を発現する。脳内シナプス異常分泌を補助させるため判断がおかしくなりやすい。
 覚せい剤
 MDMA、アンフェタミン、メタンフェタミンなど。
覚せい剤は統合失調症に酷似する。乱用を続けることで、脳に不可逆な過敏性が残るため、いったん断薬しても、少量の再使用で以前と同様な精神病症状が再燃する(逆耐性現象)。身体依存性はないか、あってもわずか。
 向精神薬として麻酔、精神安定剤、鎮静薬、睡眠薬
 メチルフェニデート、ケタミン、フルオキセチン、睡眠導入剤、ベンゾジアゼピン、モルヒネ
抗精神病薬、抗不安薬の常用・乱用に誘発された精神病は、重篤になりやすい。
 コカイン
 身体依存性はないか、あってもわずか。以前はコカ・コーラに含まれていた。
 幻覚薬
 LSD、フェンシクリジンなど。
使用によって幻覚を発現する。脳内シナプス異常分泌を補助させるため判断がおかしくなりやすい。最近ではLSDが自閉症や注意欠陥・多動性障害の治療薬として研究されている。
 ニコチン
 容易に身体依存性と耐性が形成され、ニコチンの副作用として血管収縮作用があるため血管疾患の症状があらわれる。最近ではニコチンパッチの乱用も散見される。
 中毒性があり、主にタバコによる癌を誘発する。通常量でも頭痛・心臓障害・不眠・苛立ちを感じるなどの症状、過量投与では嘔吐、振戦、痙攣、死亡を起こす。
 揮発性溶剤
 シンナー、ベンゼン、トルエン、キシレンなど。
容易に身体依存性と耐性が形成され、アルコール依存症と同一の脳を溶解させる症状があらわれる。 
 

参考HP Wikipedia「麻薬」「MDMA」 「メチロン」・ 脱法ドラッグ「メチロン」、中枢興奮作用はMDMAの倍(共同 8月25日)  

薬物乱用の科学―乱用防止の知識

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国内最古級のハドロサウルス類の頭骨化石発見!熊本・御船

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熊本県御舟町で白亜紀後期(約1億〜6500万年前)に繁栄した草食恐竜「ハドロサウルス類」の頭骨と見られる化石が見つかった。 同県のアマチュア化石研究家・富田優司さん(51)が、恐竜の化石が多く見つかってきた地層「御船層群」(南北10キロ、東西30キロ)の東部を流れる川で砂岩に埋まっているのを見つけた。

恐竜は約8500万年前のもので、日本でも最古の恐竜化石になるという。恐竜のなかまというとよく新種の恐竜の化石が発見され、同種だと思われていた恐竜が別種だった、逆に別種だと思われていたが同種だった、骨格から体の特徴が改められるなどの新発見が相次いでおり、毎年のように定説は変動している。

以前、恐竜は変温動物だと思われていた。現在は恒温動物だったという説が有力である。また、1990年代以降、中国の白亜紀の地層で羽毛をもった恐竜の化石が相次いで発見され、それまで関係ないとされた鳥類と恐竜の系統関係が明らかになった。 この羽毛をもった恐竜のグループから空を飛ぶ鳥類が進化したと考えられている。

このように様々な説が出ておりこれからも次々に新しい発見により変わる可能性がある。

今日は今回の「ハドロサウルス」について、「恐竜とその分類」について調べる。
(参考HP Wikipedia・御船町恐竜博物館) 

関連するニュース
ハドロサウルス類の国内最古級の頭骨化石 熊本・御船


熊本県御船(みふね)町で、白亜紀後期(約1億〜6500万年前)に繁栄した草食恐竜「ハドロサウルス類」の頭骨とみられる化石が見つかったと町恐竜博物館が13日、発表した。白亜紀後期でも世界で発見例の少ない前半(約8500万年前)の化石とみられ、福島県で86年に見つかった背骨や歯と同様、国内最古級という。

ランベオサウルス亜科の一種、コリトサウルスの想像図=熊本県の御船町恐竜博物館提供 
 
見つかったハドロサウルス類の頭骨の化石。左側が後頭部=13日、熊本県御船町役場で
 
恐竜博物館によると、化石は約10センチ大で右側後頭部の一部。国内では同類の背骨などの化石は見つかっているが、脳を覆う骨「脳函(のうかん)」を含むのは初めて。頭に突起物の発達したランベオサウルス亜科に属し、体長約4メートルと推定される。

04年2月、同県益城(ましき)町のアマチュア化石研究家・富田優司さん(51)が、恐竜の化石が多く見つかってきた地層「御船層群」(南北10キロ、東西30キロ)の東部を流れる川で砂岩に埋まっているのを見つけた。火山灰などの分析から、白亜紀後期前半の地層とみられる。近くで尾や背骨の化石も見つかったという。

恐竜博物館の作業員が約1年かけて慎重に砂を取り除き、学芸員の池上直樹さんが約2年にわたってアジアの先例と比較して分析。同類の白亜紀後期後半の化石は兵庫県淡路島や特に北米で多く見つかっているが、前半の化石の発見は福島県やカザフスタンなどで数例だけという。池上さんは「進化や大陸の移動経路を解明する手がかりになる」と期待する。

池上さんらは17日から米国で開かれる「古脊椎(せきつい)動物学会」で発表する予定だ。

この化石は14日から11月11日まで、同博物館常設展示室で公開される。大人200円、高校・大学生150円、小・中学生100円。月曜休館。
(asahi.com 2007年10月13日)

ハドロサウルスとは何か?


ハドロサウルス科 (Hadrosauridae) は白亜紀に北半球に繁栄した鳥脚類の恐竜の分類群である。カモノハシ恐竜としても知られ、アヒルのように長く平たい口吻部が特徴的な草食恐竜である。

鳥脚類または鳥脚亜目 (Ornithopoda) とはイグアノドン(Iguanodon)、ヒプシロフォドン(Hypsilophodon)、パラサウロロフス(Parasaurolophus)などに代表される主に二足歩行の鳥盤目に属す草食恐竜の分類群である。

ジュラ紀前期から白亜紀末までの間、南極大陸を含むほぼ全世界に分布していた。大きさは1 mのヘテロドントサウルスから10 mを超えるものもいるハドロサウルス科まで幅広い。

恐竜とは何か?


原爬虫類から進化し大型化した種類で、分類学的には竜盤類と鳥盤類を恐竜とする。日常用語では翼竜、魚竜、首長竜なども含むことが多いが、分類上ではこれらは恐竜には含まれない(この3グループの系統上の位置は爬虫類を参照)。

恐竜の大きさは種類によって大きく違っていた。最も小さいものではニワトリほどの大きさであった。最大のものは竜脚類で、その中でもアルゼンチノサウルス(Argentinosaurus)が分かっている範囲では最も大きく、一部のクジラ類を除けば地球の歴史上最も大きな動物であった。さらに、アンフィコエリアスはクジラより大きかったとされる(ただし、こちらは実在が疑問視されている)。いずれにせよ、恐竜が地球の歴史上最大の陸生動物であったことは間違いない。また、体重についてはブラキオサウルスなどが40トン以上であったと考えられている(アフリカゾウは成獣で5t〜8t)。

また、恐竜は多様な進化をしたことでも知られる。大きな特徴として直立歩行(脚部が胴の下側に出ている)が挙げられる。(現在の爬虫類は胴の横から脚部が伸びている)

恐竜の祖先は肉食性であったが、進化の早い過程で草食化したものも多く登場した。

なお、今現在でも新種の恐竜の化石が発見される、同種だと思われていた恐竜が別種だった、逆に別種だと思われていたが同種だった、骨格から体の特徴が改められるなどの新発見が相次いでおり、毎年のように定説は変動している。従って、現在の知識が必ずしも正しいとは言えない。

恐竜の種類、竜盤目・鳥盤目とは?


恐竜は骨盤(腰の骨)の形によって、竜盤目(りゅうばんもく)と鳥盤目(ちょうばんもく)の2種類に分けることができる。この竜盤目と鳥盤目はそれぞれ、更に小さなグループに分かれる。
 
竜盤目は、獣脚類(じゅうきゃくるい)と竜脚類(りゅうきゃくるい)に分かれる。

今まで発見された肉食恐竜は全て、獣脚類で2本足で歩く。ティラノサウルス、スピノサウルス、アロサウルス、ドロマエオサウルスなどがこの種類に含まれる。

竜脚類は、大型の草食恐竜だ。初期の竜脚類は2本足で歩くものがいたが、更に体が大きくなるにつれて、4本足で歩くようになった。4本足で歩くことと、大型化が関係している。体の大きさに比べ、頭が小さく、首が長いのが特徴だ。アパトサウルスやディプロドクス、ブラキオサウルスなどがいる。

鳥盤類(ちょうばんるい)は、恥骨が後ろを向く骨盤を持つ恐竜の仲間。剣竜、曲竜、角竜、カモノハシ竜等が含まれる。

鳥類も恥骨が後を向くため、この名称がついている。しかし現代の恐竜学の知見では、鳥類は竜盤類の獣脚類から進化したとされている。混同に注意すること。

なお、恐竜をその骨盤のみで分類する方法は現在ではもはや主流ではない。しかし鳥盤類については骨盤の形がグループ共通の派生形質とみなせ有効な分類群と考えられている。

御船町恐竜博物館HPはこちら → http://www.mifunemuseum.jp/

 

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恐竜と共に滅びた文明 (超知ライブラリー)
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2007年度ノーベル平和賞「不都合な真実のアル・ゴア氏とIPCC」

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ノーベル平和賞にアル・ゴア氏が選ばれた。アル・ゴア氏の1000回以上にも及ぶ、地球温暖化の講演と彼の映画化された著書「不都合な真実」などの啓蒙活動が認められたのだ。97年の京都議定書の採択とき、彼は副大統領として参加。当時ドイツの環境相だったメルケル首相とともに会議の運営に力を注いだ。  

私はアメリカ人というだけで、京都議定書に批准しない国民性に疑問を持っていた。しかし、あたりまえのことだが環境問題に熱心な人もいる。アル・ゴア氏もその一人で、彼の環境問題に対する造詣はかなり深い。1960年代後半ロジャー・レヴェル教授が地球温暖化に警戒を発した、40年も前から関心を持ち、学び続け活動しているのだからすごい。

「不都合な真実」は彼のライフワークを映画にしたものである。ドキュメンタリー映画としても全米3位の興行成績を上げている。「アカデミー最優秀長編ドキュメンタリー賞」を受賞している。地球温暖化に関して、人々へ与えた影響力ははかりしれないものがある。

あれほど京都議定書に無関心だったアメリカ・ブッシュ政権も最近は賛同する側に変わった。彼の活動によってアメリカの方針変更が10年は速くなったように思う。12月のインドネシア・バリ島で「京都議定書」後の対応を話し合う気候変動枠組み条約第13回締約国会議(12月3〜14日)では、アメリカがリーダーシップを取るのではないだろうか。

今回ノーベル賞の栄誉に輝いたゴア氏だが、このライフワークに取り組んだ本当の動機はとても個人的なものだった。89年に6歳の息子が交通事故に遭い、1ヶ月間、生死の境をさまよった末、奇跡的に命を取りとめた。この時、将来の息子が生きる場所への危機感を強めたという。また2000年の大統領選挙にはフロリダの投票で逆転でブッシュに負ける挫折も味わっている。

今日は2007年ノーベル平和賞の受賞理由となった、「不都合な真実」と「アル・ゴア氏」そして同時受賞団体「IPCC」について調べる。
(参考HP Wikipedia・不都合な真実

関連するニュース
ノーベル平和賞:ゴア前米副大統領と国連のIPCCに
ノルウェーのノーベル賞委員会は12日、記録映画「不都合な真実」などを通じて地球温暖化防止を訴えているアル・ゴア前米副大統領(59)と、温暖化防止研究を政策決定に生かすための国連の「気候変動に関する政府間パネル」(IPCC、事務局・ジュネーブ)に07年ノーベル平和賞を授与すると発表した。

温暖化防止を平和構築措置として評価する姿勢を鮮明にした。ブッシュ米政権はじめ国際社会に対し、12年に温室効果ガス排出削減の約束期間を終える「京都議定書」以降の枠組み作りを促した形だ。  

ノーベル賞委員会は「人為的な気候変動に関する知識を広め、対策の基盤構築に努めた」と授賞理由を説明。IPCCの活動を「人間活動と温暖化の関連で共通認識を作った」と評価、ゴア氏を「温暖化対策の理解を深めるため最も尽力した個人」とたたえた。さらに、温暖化が進行すれば「紛争と戦争の危険」が増すと警告、「制御不能になる前の行動」を国際社会に呼びかけた。環境分野の受賞はケニアの環境活動家、ワンガリ・マータイさん(04年)以来

ゴア氏は「とても名誉なことだ。気候変動は政治問題ではなく、倫理の問題だ」との声明を発表、賞金を環境団体に寄付する意向を表明した。ラジェンドラ・パチャウリIPCC議長(67)は「参加した全科学者が受賞者だ」と語った。

ゴア氏は1970年代から温暖化問題に取り組み、97年の気候変動枠組み条約第3回締約国会議に米代表として参加し京都議定書の採択に尽力した。01年の副大統領退任後、同議定書を批准しない米議会を批判。昨年には温暖化の危機に警鐘を鳴らす「不都合な真実」を発表し、注目された。

IPCCは国連環境計画(UNEP)と世界気象機関(WMO)が1988年に設立し、日本人研究者約30人を含む約4000人が130カ国・地域以上から参加。90年の第1次報告書で「温暖化対策を取らないと地球は破滅する」と警告。今年の第4次報告書では人間活動が温暖化を招いたとほぼ断定、21世紀末には平均気温が20世紀末より1.1〜6.4度上昇すると指摘した。

授賞式は12月10日、オスロで行われ、ゴア氏とIPCCに賞金計1000万スウェーデン・クローナ(約1億8200万円)が贈られる。インドネシア・バリ島で「京都議定書」後の対応を話し合う気候変動枠組み条約第13回締約国会議(12月3〜14日)の開催と同時期となる。 

受賞理由の骨子
一、IPCCとゴア氏は人為的な気候変動についての知識を広め、対策に尽力した一、気候変動は紛争と戦争の危険を増大させる
一、IPCCは人間の活動と温暖化の関連性について共通認識を作った
一、ゴア氏は温暖化対策について世界中の理解を深めるため、最も尽力した個人だ
一、気候変動が制御不能となる前に今、行動が必要だ
(毎日新聞 2007年10月12日) 

「不都合な真実」とは何か? ストーリー
地球温暖化の問題に熱心に取り組んできたアル・ゴアのスライド講演の様子を、アル・ゴアの生い立ちを辿ったフィルムを交えつつ構成したドキュメンタリー映画。過去の豊富な気象データや、温暖化の影響を受けて衝撃的に変化した自然のフィルムを数多く使いながら、この問題を直視しない政府の姿勢を批判し、人々が生活の中で環境を守る努力を続けることの重要さを訴えている。 ただし内容について、事実誤認の存在の指摘や、データからの推論を誇大化し「センセーショナリズムに走っている」等の批判がある。  

第79回アカデミー賞において長編ドキュメンタリー映画賞・アカデミー歌曲賞を受賞した。またこの映画が契機となり、環境問題の啓蒙に貢献したとしてゴア氏へのノーベル平和賞授与が決定した。

地球温暖化の内容
二酸化炭素を始めとする様々なガスは、大気中に太陽熱を閉じ込めることで自然に地表を暖めています。私たちが地球で暮らせるのはこのおかげです。しかし石炭、ガス、石油などの化石燃料の燃焼や森林の伐採によって、私たちは大気中の二酸化炭素量を劇的に増加させており、その一方で地球の気温は上昇を続けています。
大多数の科学者は地球温暖化がすでに起こりつつある現実であり、それが自然発生的な事象ではなく私たち人類の活動に起因するものだとの見解で一致しています。その厳然たる証拠を否定することはできないのです。

私たちはすでに異変を目の当たりにしています。氷河は溶解し、動植物は生息地を追われ、深刻な暴風雨や干ばつは増加しています。

カテゴリー4および5のハリケーンの発生数は過去30年間でほぼ倍増しています。
マラリアがコロンビアのアンデス (海抜7,000フィート (約2,100メートル)) などの高地に広まっています。
グリーンランドの氷河の流出量は過去10年間で2倍以上に増加しています。少なくとも279種の動植物がすでに地球温暖化の影響で両極方向に移動しています。このまま温暖化が続けば、破滅的な事態が予測されます

地球温暖化による死者数はわずか25年で倍増し ーー年間30万人に達します。
グリーンランドと南極大陸の棚氷の消失により、全世界で海面が20フィート(約6メートル) 以上上昇して各地の沿岸部は壊滅的被害を受けます。
熱波がその頻度と激しさを増します。干ばつや山火事が増加します。
2050年までに夏の北極海から氷が消えます。
2050年までに全世界で100万種以上の動植物が絶滅します。

私たちにはこの問題を解決することができます。そして私たちにはこの問題を解決する倫理的義務があるのです。日々の小さな努力の積み重ねが地球温暖化を防ぐ大きな力となります。この難題に立ち向かうために今こそ力を一つに合わせ、そして−−行動を起こしましょう。(不都合な真実ホームページより)

アル・ゴア氏とは?


ゴア氏略歴 1948年ワシントン生まれ。ハーバード大卒業後、新聞記者を経て77〜85年に下院議員、85〜93年に上院議員。93年1月〜2001年1月、クリントン前政権の副大統領として大統領を支えた。副大統領時代には「情報スーパーハイウエー構想」を発表、IT産業育成にも力を入れた。2000年米大統領選挙の民主党候補だったが、共和党のブッシュ現大統領に敗れた。  

アルバート・アーノルド “アル” ゴア・ジュニア(Albert Arnold "Al" Gore, Jr., 1948年3月31日〜 )は、アメリカ合衆国の政治家。環境問題の論客として知られ、ビル・クリントン政権の副大統領を1993年から2001年まで務めた。彼は2000年に大統領に立候補した。全国一般投票では共和党候補ジョージ・W・ブッシュより得票数で上回ったが、フロリダ州での開票手続きについての問題の後、落選が決定した。

彼の企画した情報スーパーハイウェイ構想に刺激されて、インターネットが爆発的に普及したことは有名である。また、クリントン政権の末期にナノテクノロジーに興味を示し、この研究に対して資金援助した。これが、ナノテクノロジーが世界的に注目されるきっかけになった。

現在では、1970年代からのライフワークとなっている地球温暖化問題について世界的な啓発活動を行っており、この講演の模様をドキュメンタリー化した『不都合な真実』は衝撃をもって受け止められた。

気候変動に関する政府間パネル(IPCC)とは? IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)とは、国際的な専門家でつくる気候変動に関する政府間パネル(政府間機構)のことで、地球温暖化についての科学的な研究の収集、整理のための、国連環境計画(UNEP)と国連の専門機関である世界気象機関(WMO)が1988年共同で設立した。現在は、地球温暖化に関する最新の知見の評価を行っている。

130カ国・地域以上の約4000人の専門家らが参加。3作業部会に分かれ、
「地球温暖化がどこまで進行したか」(第1作業部会)
「気候変動の影響と適応策」(第2作業部会)
「温室効果ガスの排出抑制と気候変動の緩和策」(第3作業部会)−−を分析・評価し、5〜6年ごとに報告書を公表する。    

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2007年度ノーベル化学賞「金属触媒の解明 固体表面化学の研究」

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白金(Pt)は指輪やアクセサリーなどの装飾品として使われる一方、化学の分野では燃料電池の電極触媒や自動車の排気ガスの触媒として重要なはたらきをしている。しかし、希少金属であるため値段が高くなるのがネックで、燃料電池がいまだに一般に普及していない原因になっている。 

最近自動車メーカーのダイハツで白金電極を使わず、ニッケルやコバルトの電極を使う燃料電池が開発されたそうだが、どこまで白金電極に迫れるのかまだわからない。

現在「カイロ」というとホカロンなどの化学カイロが主流だが、大正時代から終戦後には白金カイロが一般に普及していた。これはベンジンなどの燃料に白金を触れさせると触媒作用によりゆっくり酸化発熱する現象を利用したカイロである。

白金などの金属には、自分は変化しないが、触れた物質を分解する不思議な性質を持つ。このようなはたらきをする物質を触媒という。触媒のはたらきは知られていたが、金属表面でどのようなことが起きているかわかっていなかった。

白金触媒の表面ではどんなことがおきているのだろうか?

マックス・プランク財団フリッツ・ハーバー研究所名誉教授のゲルハルト・エルトゥル教授は、1960年代から金属表面における原子・分子の吸着現象を解明する研究を発展させ、化学吸着に伴って生じる金属結晶表面原子の再配列現象を明らかにした。

こうした「固体表面の化学反応過程にかんする研究」について、2007年度ノーベル化学賞が贈られた。

今日は「触媒」についてと「表面化学」について調べる。(参考HP Wikipedia)

関連するニュース
ノーベル化学賞、独のゲルハルト・エルトゥル氏
スウェーデン王立科学アカデミーは10日、2007年のノーベル化学賞を独マックスプランク協会フリッツ・ハーバー研究所のゲルハルト・エルトゥル名誉教授(71)に授与すると発表した。  

授賞理由は「固体表面の化学反応過程の研究」。エルトゥル博士は金属などの表面で進む化学反応を調べる方法を考案し、肥料合成や大気汚染軽減などに用いられる触媒の性能向上に道を開いた。賞金は1000万スウェーデン・クローナ(約1億8000万円)。

金属などの表面は、空気中に置くと、酸素などさまざまな分子に覆われてしまうため、表面で起きる化学反応を調べることは困難だった。エルトゥル博士は、真空に近い状態に実験材料を置くなど、表面化学反応を原子レベルで正確に調べる方法を確立した。

この方法をもとに、鉄の表面の化学反応を観察し、詳しく解明。その結果、空気中から窒素を取り出し、人工肥料の作成に利用できる反応の効率が上がった。白金表面で有毒な一酸化炭素が二酸化炭素に変わる反応を初めて画像化することにも成功、白金が自動車の排ガス浄化装置に広く用いられる契機となった。

エルトゥル博士は、固体表面の化学反応の重要性にいち早く気付き、1960年代から研究を開始。「表面化学」を、大きな研究分野に育てた。その成果は、燃料電池や半導体の製造など最先端技術にも応用されている。オゾン層が破壊される仕組みの解明など環境分野にも貢献している。(2007年10月10日  読売新聞)

ゲルハルト・エルトゥル教授(ドイツ)について マックス・プランク財団フリッツ・ハーバー研究所長 ベルリン自由大学及びベルリン工科大学教授 1936年生まれ。 

エルトゥル教授は、1960年代から金属表面における原子・分子の吸着現象を解明する研究を発展させ、化学吸着に伴って生じる金属結晶表面原子の再配列現象を明らかにした。

教授はまた、世界に先駆けて固体表面における化学反応を原子・分子レベルで動的にとらえる研究を展開した。

教授は、その一連の優れた研究成果によって固体表面の研究に新しい潮流を開き、材料界面の科学と技術に重要な新しい研究分野を発展させ、大きな貢献を果した。

経歴
1961 ステュットガルト工科大学 学士号取得
1965 ミュンヘン工科大学 博士号取得
1965 ミュンヘン工科大学 助教・講師
1968 ハノーバー工科大学 教授
1973 リュードビッヒ・マクシミラン大学 教授
1986 マックス・プランク財団フリッツ・ハーバー研究所 教授
2004 マックス・プランク財団フリッツ・ハーバー研究所 名誉教授

受賞歴
1992 日本国際賞
1998 ウルフ賞
2007 ノーベル化学賞 

研究
ハーバー・ボッシュアンモニア製造法における鉄触媒表面での分子レベルでの反応機構解明、金属表面における一酸化炭素酸化過程の画像化、化学吸着に伴って生じる金属結晶表面原子の再配列現象の解明など、画期的な業績を多数上げています。 以上の研究によって固体化学における新たな流れを作り出し、「表面化学」という一大研究分野の確立に貢献しました。

触媒とは何か? 触媒(しょくばい、catalyst)とは、特定の化学反応の反応速度を変化させる物質で、自身は反応の前後で変化しないものをいう。触媒がもつ作用(触媒作用、catalysis)自体を指す場合もある。 

1823年にデーべライナーは白金のかけらに水素を吹き付けると点火することに気がついた。白金は消耗せず、その存在によって水素と空気中の酸素とを反応させることを明確にした。後に反応によって消費されても、反応の完了と同時に再生し、変化していないように見えるものも触媒とされた。

現在では、反応の種類に応じてたくさんの種類の触媒が開発されている。特に化学工業有機化学では欠くことができない。また、生物にとっては酵素が重要な触媒としてはたらいている。

触媒は、自発的に起こり得る反応の反応速度を増加させる。本来、自発的に起こり得ない反応は、触媒を用いても進行するわけではない。たとえば、水素と酸素を混合して水が生成する反応は、触媒を用いて効率を上げることができる。これは、水が安定な物質で生成しやすいからである。

一方、水を触媒によって水素と酸素に分解することは、より不安定な物質を作り出すことになるので、触媒反応によって達成できない。つまり、触媒は化学平衡そのものには影響を与えない。このような反応を実現するには、電気や光などのエネルギーを与える必要がある。また反応に必要なエネルギーを与えたとしても有意な速度で反応が進行するとは限らず、その場合にも触媒が必要とされる電極触媒光触媒など)。

表面化学とは何か?
表面化学とは、「気体−液体、気体−固体、液体−液体、液体−固体、固体−固体など、物質の界面に特有な構造・性質、またそこで起こる種々の物理化学的現象を扱う化学の一分野」と定義される。

物質の表面について研究することは、鉄が錆びるといったような化学的なことだけではなく、生物の細胞がどのように機能するかといった生物的な観点や、工業的に重要な触媒反応、オゾン層の破壊の仕組みを解明するにも、重要な研究分野である。

 

われわれの身の回りにある固体や液体には、必ず表面がある。ただ、見れば何の変哲もない境界面ではあるが、表面には内部とは異なる性質を示すことから物理化学的に非常に興味深い現象が起きている。 


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2007年度ノーベル物理学賞「HDD大容量化 巨大磁気抵抗効果(GMR) 」

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 コンピューターのハードディスクの容量が最近大きくなった。以前は文章や計算、簡単な画像処理だけしかできなかったが、最近はパソコン上で動画処理も楽々できるようになってきた。ブログで文章と写真を編集するだけなら余裕で扱える。  

 私たちブロガーにとっても、ありがたい話だが、どのようにハードディスクの技術は発展してきたのだろうか?

 今回のノーベル物理学賞は、現在みんなが使っているハードディスクの最先端技術GMRに贈られた。GMRとはどんな技術だろう?



 ハードディスクは磁気記憶装置である。形は昔のドーナツ型レコードと同じ。違うのはレコードが金属製になり、表面に金属粉が蒸着していること。レコードの溝の代わりに微小な磁石が並ぶ。レコードの針の代わりに磁気ヘッドで書き込む。

 音や、画像などが磁力の大小の形で記録される。読み込むときは表面に並ぶ磁石の記録を電磁誘導の原理で電流の大小に変えて読みとる。

 このとき磁力の差が大きければ大きいほど、電流の変化も大きくなり、ノイズの少ないクリアな記録が大容量で可能になる。

 この磁気記録装置で現在主流になっている原理がGMRである。GMRとは巨大磁気抵抗効果といって、導体に磁石を近づけると電気抵抗が増える現象のことをいう。 現在はさらに強力な磁気抵抗効果をもつ、TMRやCPP-GMRという原理に移行しつつある。

 今日はハードディスクとは何か?ノーベル賞を贈られたGMRとは何か調べる。(参考HP Wikipedia・産業総研)

 ノーベル物理学賞、ディスク大容量化に貢献の独仏2氏に  スウェーデン王立科学アカデミーは10月9日、今年のノーベル物理学賞を、パリ南大学教授のアルベール・フェール氏(69)と、独ユーリヒ固体物理研究所教授のペーター・グリュンベルク氏(68)の2氏に贈ると発表した。授賞理由は「巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見」。小型ハードディスクなどで情報の記憶容量が飛躍的に増すなど、エレクトロニクス分野の発展に大きく貢献した。

 グリュンベルク氏は東北大金属材料研究所の客員教授を務めたことがある。賞金は1000万クローナ(約1億8000万円)で、受賞者2人で分ける。授賞式は12月10日、ストックホルムで開かれる。

 GMRは物質に磁気をかけることで、電気抵抗が大幅に変化する現象。わずかな磁気の変化でも感度よく電気信号に変換できるため、小さな装置でデータ読み取りが可能になり、パソコンなどのハードディスクの小型化や大容量化に貢献した。大容量の情報を記憶させられることから、携帯音楽機器や家電の飛躍的な発展にもつながった。

 フェール氏は1988年、鉄とクロムを薄い膜にして何重にも重ねた状態にした物質を零下約269度という低温で磁気をかけると電気抵抗が50%も変わることを発見。グリュンベルク氏も同時期に、クロムを鉄で挟んだ3層の物質が、室温でも1%程度のGMRを示すことを確認した。

 2氏はこの業績で今年の日本国際賞(国際科学技術財団)を受賞した。

 この分野では、宮崎照宣・東北大教授や産業技術総合研究所の湯浅新治・研究グループ長、十倉好紀・東京大教授ら、大勢の日本人研究者も活躍している。(asahi.com 2007年10月09日)

 ハードディスク(HDD)とは何か?
 ハードディスクドライブ (Hard disk drive) は、磁性体を塗布した円盤に磁気ヘッドを用いて情報を記録、または読み出す記憶装置。円盤がガラスやアルミニウム等固い素材で作られていることから硬い円盤の意味でハードディスクと呼ばれる。英語表記からHDDとも略されるほか、固定ディスク、Fixed disk やWinchesterdiskとも呼ばれる。

 かつてパーソナルコンピュータ用の補助記憶装置として主流の位置を占めていたフロッピーディスクドライブと比較した場合、遥かにそれを上回る記憶容量を持ち、アクセス速度も非常に高速である。

 現在市販されているハードディスクドライブは金属製の筐体で密閉されているため、密閉型ハードディスクドライブとも呼ばれている。

 巨大磁気抵抗効果(GMR)とは何か?
 巨大磁気抵抗効果(GMR:Giant Magneto Resistive effect)とは、磁気抵抗効果の特殊事例である。

 磁気抵抗効果とは導体に磁石を近づけると電気抵抗が増える現象をいう。

 普通の金属の磁気抵抗効果(物質の電気抵抗率が磁場により変化する現象)は数%だが、1nm程度の強磁性薄膜(F層)と非強磁性薄膜(NF層)を重ねた多層膜には数十%以上の磁気抵抗比を示すものがある。このような現象を巨大磁気抵抗効果と呼ぶ。

 1987年にドイツのペーター・グリューンベルク,フランスのアルベルト・フェールトらによって発見された。 巨大磁気抵抗効果は、多層膜の磁気構造が外部磁場によって変化するために生じる。 磁気多層膜以外においても、ペロブスカイト型マンガン酸化物においても見られる。

 巨大磁気抵抗効果を応用した磁気ヘッドの登場によって、HDDの容量が飛躍的に増大した。

 グリューンベルクとフェールトはこの発見によって、2007年のノーベル物理学賞を受賞した。

 トンネル磁気抵抗効果(TMR)とは何か? (TMR効果: tunnel Magneto-  Resistance Effect)とは、 磁気により絶縁体膜のトンネル電流が変化する現象である。ハードディスクドライブの超高記録密度化や、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)に応用されている。コイルなどの電磁誘導を用いた磁気記録の読み取り方式に比べ、大幅な素子の微細化が可能になる。

 原理
 トンネル磁気抵抗素子は、2つの強磁性金属層の間に、膜厚1〜2nmの絶縁体層をはさみこんだ構造をしている。この膜面に対して垂直に電圧をかけるとトンネル効果により絶縁体層に電流が流れる。

 強磁性体中の伝導電子はスピン偏極しているが、2つの強磁性金属層に外部から磁場を加え、それぞれの偏極の仕方を変えることで、トンネル電流を変化させることが出来る。平行に磁場を加えた場合、双方の偏極の仕方が等しく、トンネル電流が感じる抵抗は低くなる。反平行に加えた場合、偏極の仕方が逆方向になり、抵抗は高くなる。

 トンネル磁気抵抗効果の大きさは、MR比によって表される。MR比とは、二つの磁化状態での抵抗の差Rap-Rpを平行状態での抵抗値Rpで割ったものである。この値が大きいほど、トンネル磁気抵抗効果は大きい。1995年には室温でのMR比は20%程度であったが、2007年には500%のMR比が得られるようになった。

 歴史  
 1975年、鉄/ゲルマニウム/コバルト接合膜において、トンネル磁気抵抗効果が初めて報告された。当時の磁気抵抗比は14%。4.2Kまで冷却する必要があったため、応用に不向きであるとされ、当時はあまり注目されなかった。

 1988年、Fe/Cr人工格子において巨大磁気抵抗効果 (GMR: Giant Magneto-Resistance Effect) が発見されたことにより、磁性体素子研究が盛んになった。

 1995年、鉄/アルミナ(Al2O3)/鉄接合膜において、室温で約20%という比較的大きなMR比をもつトンネル磁気抵抗効果を東北大学の宮崎照宣とマサチューセッツ工科大学のMooderaらがそれぞれ独立に発見し、一躍注目を集めることとなった。

 2004年、産総研の湯浅新治らは、室温で88%のMR比を実現した。障壁層をアモルファスであるアルミナから、酸化マグネシウム単結晶としたことでトンネル電流の散乱が抑えられ、高いMR比を得ることを可能にした。その後、同グループは障壁層の膜質向上等により、室温でMR比230%を実現した。

 2007年、東北大学の大野英男らは室温で500%のMR比を実現した。この値が2007年現在、MR比の世界最高記録となっている。

 応用
 ハードディスク:トンネル磁気抵抗効果による大きなMR比により、記録密度の大幅な向上を可能とした。2007年現在、ハードディスクの磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果 (GMR)によるGMRヘッドから、TMRヘッドに移行しつつある。 

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2007年度ノーベル医学・生理学賞「ES細胞とノックアウトマウス」

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今年もノーベル賞の季節がやってきた。今年のノーベル医学生理学賞が発表された8日夕、受賞者の速報を掲載するノーベル財団のウェブサイトがダウンした。接続できない状態は2時間ほど続いた。ノーベル賞に世界中の多くの人が注目していることがよくわかる。

2007年度ノーベル医学・生理学賞は「胚性幹細胞(ES細胞)を利用し、マウスの特定の遺伝子を改変する基本原理の発見」した研究者に贈られた。受賞者は米ユタ大学のマリオ・R・カペッキ教授(70)、英カーディフ大学のマーティン・J・エバンス教授(66)、米ノースカロライナ大のオリバー・スミシーズ教授(82)の3人である。

マウスのES細胞を培養する方法を発見したのがエバンス教授。ES細胞の遺伝子組換えにより、「ノックアウトマウス」という特定の遺伝子を改変したマウスをつくり、様々な病気の解明に役立てたのがカペッキ教授とスミシーズ教授である。現在、ライフサイエンスの最先端をいく、再生医療や遺伝子組換え技術の両方に関係するすばらしい研究に贈られた。

本研究により、狙った遺伝子を改変する「ジーンターゲッティング法」が確立された。このような技術が確立しているために、現代の遺伝子組換え作物は安全性が高くなっている。

日本では、まだ「遺伝子組換え作物」というだけで嫌う人が多い。こういった面を見ても欧米に比べ、日本は遅れていると思う。ノーベル賞受賞者が日本人に少ないのもそうだし、昔、第二次世界大戦で負けたのもそうである。しっかり英語を勉強して、学びたいことは学び取る姿勢が大切だと思う。 

今回はノーベル賞から、「ES細胞」と「ノックアウトマウス」について学ぶ。
(参考HP Wikipedia)

米ユタ大・カペッキ教授ら3人にノーベル生理学・医学賞 スウェーデンのカロリンスカ研究所は8日、2007年のノーベル生理学・医学賞を米ユタ大学のマリオ・R・カペッキ教授(70)、英カーディフ大学のマーティン・J・エバンス教授(66)、米ノースカロライナ大のオリバー・スミシーズ教授(82)の3人に授与すると発表した。

授賞理由は「胚(はい)性幹細胞(ES細胞)を利用し、マウスの特定の遺伝子を改変する基本原理の発見」。

この発見によって、狙った遺伝子を欠いたマウス(ノックアウトマウス)を作製し、遺伝子の機能を調べることが可能になった。

カペッキ教授には1996年に京都賞が贈られている。賞金は1000万スウェーデン・クローナ(約1億8000万円)で、3人の受賞者で均等に分ける。授賞式は、アルフレッド・ノーベルの命日にあたる12月10日にストックホルムで行われる。

生物の病気の発症などにかかわる遺伝子の働きを調べるには、その機能を失わせ、動物にどういう異常が現れるかを見るのが早道だ。3氏が開発した技術(ジーンターゲティング法)はこれを可能にした。

まずカペッキとスミシーズの両教授は、哺乳(ほにゅう)類で、調べたい遺伝子を狙い撃ちして、ほかの性質を持つ遺伝子に組み換えることに成功した。一方で、エバンス教授は、マウスの胚(受精卵)から、あらゆる種類の細胞に分化する可能性を秘めたES細胞を発見。

カペッキ教授が、ES細胞を使い、狙った遺伝子をつぶし、特定の性質を代々受け継ぐ「ノックアウトマウス」を作製する技術を確立した。

この成果によって、糖尿病やがん、心臓病など500種類以上の病気モデルマウスが作られ、病気の原因解明や新しい治療法の開発に大きな進歩をもたらした。
(2007年10月8日22時39分  読売新聞)

〈オリバー・スミシーズ氏〉 25年英国生まれ。51年英オックスフォード大で博士号取得。現在、米ノースカロライナ大教授。
〈マーチン・エバンス氏〉 41年英国生まれ。69年英ロンドン大で博士号取得。現在、英カーディフ大教授。
〈マリオ・カペッキ氏〉 37年イタリア生まれ。67年米ハーバード大で博士号取得。現在、米ユタ大教授。96年に京都賞

ES細胞とは?


ES細胞とは胚性幹細胞(Embryonic Stem cells: ES細胞)のこと。動物の発生初期段階である胚盤胞の一部に属する内部細胞塊より作られる幹細胞細胞株のこと。

理論上、血液や脳、骨などあらゆる臓器や器官を形成することから「万能細胞」とも呼ばれる。これらすべての組織に分化する全能性を保ちながら、自分も無限に増殖する事ができるため、再生医療への応用に注目されている。

またマウスなどの動物由来のES細胞は、培養細胞の遺伝子に様々な操作が可能であり、更にそれを胚に戻すことで、生殖細胞を含む個体に参加させることができる。このことを利用して特定遺伝子を相同的組み換えにより個体レベルで意図的に破壊したり(ノックアウトマウス)、マーカー遺伝子を自在に導入したりすることができるので、基礎医学研究では既に広く利用されている。

人間のES細胞研究は、脊髄(せきずい)損傷や糖尿病、アルツハイマー病など、さまざまな疾病の治療に役立つとの期待が寄せられる一方で、将来はヒトに成長する胚を壊すため、生命尊重の立場から研究に反対する声も根強い。

ノックアウトマウスとは何か?
特定の遺伝子を働かなくしたマウスのこと。特定の遺伝子をノックアウトしてあるので、ノックアウトマウスという。ノックアウトマウスは遺伝子の働きを調べたり、新薬の効果を調べたりするのに利用される。

例えば、機能のわからない遺伝子が見つかったとき、その遺伝子を働かなく(ノックアウト)したマウスを遺伝子操作でつくる。そこで、正常なマウスと比較すれば、“異常”が見つかる。その異常の起こった原因がその遺伝子にあることが推測され、遺伝子の機能を解明するヒントとなるのである。

また、生まれつき高血圧になるようなノックアウトマウスをつくっておき、新しく開発された薬が高血圧に効果があるかないかを判定するとき利用される。ノックアウトマウスはバイオ時代にはなくてはならないマウスである。 
 
人・資源化への危険な坂道―ヒトゲノム解析・クローン・ES細胞・遺伝子治療
福本 英子
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