サイエンスジャーナル

自然科学大好き!サイエンスジャーナル!気になる科学情報をくわしく調べ、やさしく解説します!

エネルギー・資源

深海は宝の山?南鳥島近くで大規模な海底資源「マンガンノジュール」を発見!

深海底熱水鉱床は宝の山

 世界の深海底には、マンガンノジュール、コバルトリッチクラスト、レアアース泥、海底熱水鉱床と呼ばれる海底鉱物資源が存在し、有用なベースメタル・レアメタルの供給源として注目されている。

 これらのうち、マンガンノジュール、コバルトリッチクラスト、レアアース泥は酸化物を主体としており、現在の酸素に満ちた(酸化的な)環境下で安定に存在する資源である。JAMSTECなどの本研究グループでは、これらの酸化物資源を対象とした科学的な研究を進めている。

 平成22年度(2010年)から平成28年(2016年)4月にかけての複数の航海により、南鳥島周辺の排他的経済水域(以下「南鳥島EEZ」)の海底を調査してきた。2013年には海底下で、最大約6,600ppm(ppmは100万分の1)の超高濃度のレアアース(希土類)を含む堆積物(レアアース泥)を発見している。


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木星の大赤斑、上空800kmでは摂氏1300度にも達する熱源だった!熱の原因は音波か?

木星の巨大な赤い渦

 木星の大赤斑(Great red spot)とは、木星に存在する高気圧性の巨大な渦である。地球の地表の望遠鏡からでも観測可能であり、ジョヴァンニ・カッシーニにより1665年に発見された。

 大きさは18,000 km × 12,000 km から 40,000 km × 14,000 km 程度で、おおよそ地球2、3個分の大きさである。雲頂高度は周囲よりも8km程度高い。赤道より22°南に位置し、反時計回りに、周期6日程度で回転している。

 大赤斑の渦が、マーブリングの渦が発達してできたものであるのか、台風のようなものであるのか、あるいは下層に何らかの原因が存在しているのかなど、詳しい発生原因・構造は解明されていない。


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「太陽を地上で実現せよ!」核融合反応に新たな加熱法開発!核融合燃料にレーザーの対向照射

太陽を地上で実現する夢のエネルギー

 核融合反応( nuclear fusion reaction)とは、水素原子など軽い核種同士が融合してより重い核種になる核反応を言う。

 核融合は映画「バック・トゥ・ザ・フューチャー」に出てくるタイムマシンのエネルギー源として描かれた「夢のエネルギー」でもある。「太陽を地上で実現する」とたとえられる核融合発電。

 現在、実用化されている原子力発電は「核分裂」の反応を利用するが、核融合は逆に原子核を融合させることでエネルギーを取り出す。得られるエネルギーが大きいだけでなく、高レベルの放射性廃棄物を出さないなど多くのメリットがある。


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史上初、カルデラ形成の観測に成功!アイスランドのバルダルブンガ火山、極めて重要な報告

カルデラとは何か?

 カルデラ(caldera)とは、火山の活動によってできた大きな凹地のことである。「釜」「鍋」という意味のスペイン語に由来し、カルデラが初めて研究されたカナリア諸島での現地名による。本来は単に地形的な凹みを指す言葉で明瞭な定義はなく、比較的大きな火山火口や火山地域の盆地状の地形一般を指す場合がある。過去にカルデラが形成されたものの、現在は侵食や埋没によって地表に明瞭凹地として地形をとどめていない場合もカルデラと呼ぶ。

 カルデラの成因は、大規模な噴火で、火山灰、火砕流、軽石、溶岩などの、いわゆる「火山噴出物」が大量に噴出したり、マグマが地下を移動して空洞化した地下のマグマだまりに、落ち込む形で地表が陥没した(続いて崖崩れによりさらに拡大した)もの。カルデラの多くがこのタイプである。

 有名なカルデラとして、阿蘇カルデラ、 姶良カルデラ、箱根カルデラ、屈斜路カルデラがある。米国では、イエローストーンカルデラ、ロングバレーカルデラなどがある。


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気になる自動運転技術の未来、走行中に初の死亡事故!鍵は人工知能と高速5G通信

 自動運転機能で走行中に初の死亡事故

 注目すべき近未来の自動車技術に完全自動運転技術がある。行き先をインプットすれば、寝ている間に安全に目的地に到着する…。渋滞でイライラしたりぐったりすることもない。こんな夢のクルマ「自動運転車」の実現に向けて開発が加速している。

 完全自動運転技術はレーダー、LIDAR、GPS、カメラで周囲の環境を認識して、行き先を指定するだけで自律的に走行する。そのため現在では基本的に車のセンサー主体で自動運転できるロボットカー開発が中心となっている。

 しかし、開発はまだ道半ば。乗り越えねばならない壁はまだいくつもある。そんな中、米国南部のフロリダ州の交差点で、テスラの電気自動車「モデルS」が、前方で左折していた大型トレーラーと衝突する事故が起きた。


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アル・ゴア氏「不都合な真実」の次は、好都合な真実?「気候変動についての楽観論」TED

 日本の太陽光発電の普及率

 2012年に始まった住宅用太陽光発電の固定買取制度(FIT)では、当初42円/1kWだった。この高めの買い取り価格のおかげで家庭用太陽光発電は急速に普及した。が、高い買い取り価格は、太陽光発電を導入していない家庭の電気代に転嫁されているわけで、太陽光発電に対する行きすぎた優遇処置を是正する方針を打ち出した。

 住宅用太陽光発電の固定買取制度は、一度買取制度が認可されると、以後10年間同じ価格で買い取って貰える。2016年度の家庭用買取価格は前述のように31-33円/1kWだ。この価格を2019年に家庭用24円/1kW程度に引き下げる。つまり、家庭用買い取り価格は電力会社が家庭向けに販売する電力価格と揃えようという方針だ。

 経産省は太陽光など再生可能なエネルギーによる発電などで、光熱費を実質ゼロとする「ゼロエネ住宅」を2020年に新築住宅の半数とする計画を立てている。買い取り価格を家庭用電気料金にまで下げて過度な優遇を改めるという。


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未利用のバイオマスを有効活用せよ!発生するバイオガスから水素生成、発電、自動車燃料に!

 水素エネルギーをどこから取り出すか?

 エネルギー資源の96%を輸入に頼っている我が国では、エネルギーの地産地消が大きな課題の一つになっている。

 エネルギー資源として燃やしても水にしかならない水素を将来のエネルギー資源にしようと、官民一体になって取り組んでいる状況だ。2014年にトヨタから燃料電池車(FCV)が発売された。政府はこれに300万の補助金を出しているのがその一例だ。

 水素を得るにはどうしたらよいだろうか?様々な方法があるが主に3つの方法がある。一つは電気分解による方法。もう一つは光触媒による方法。もう一つは有機物を改質する方法だ。


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世界初!インドの国際空港、太陽光で電力の自給自足を実現!エネルギーの自給自足は可能

 エネルギーの自給自足は可能か?

 自給自足とは、生活に必要な物資をすべてを自ら手に入れる生活のあり方のことである。自給自足では、食料や衣料、住居などを自分自身で生産または製作して生活する。

 一般的には、必要な食料は自分で畑や田を耕し穀物や野菜、果物を育てる。 中にはニワトリやブタ・ウシを飼い、衣料や住居を自分で作り生活する人達もいる。しかし、すべて自分でというのはかなり大変である。

 グアム島のジャングルで自ら作った地下壕などで28年間、自給自足生活した横井庄一さんや、終戦を知らされず、太平洋戦争終結から30年近くフィリピン・ルバング島にて自給自足をしながら一人戦い続けた、小野田寛郎さん。彼らは「凄い」と思うが、かなり大変だったことには間違いがない。


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再生可能エネルギーだけの未来は可能か?ソーラー道路の開発進む、仏は5年で1000kmに

 再生可能エネルギーだけの未来は来るか?

 エネルギーの80%以上を化石燃料に依存している現代社会だが、環境へ負荷をかけないエネルギーシステム実現に向けての模索も続いている。しかし、風や太陽、波、地熱のみから電力を得る世界に、わずか数十年で転換できるのだろうか?

 「風、水、太陽のエネルギーで永久に需要を満たすことは可能だ」。こう話すのは、カリフォルニア大学デービス校運輸研究所に所属するマーク・デルッチ氏。デルッチ氏はスタンフォード大学土木環境工学部のマーク・ジェイコブソン氏とともに、全世界の工場や家庭、オフィス、さらには車、飛行機、船などの輸送機関向けに、再生可能エネルギーを供給する要件を研究している。

 デルッチ氏らは2009年、デンマークのコペンハーゲンで気候変動会議(COP15)が始まる前、2030年までにこのような改革が無理なく実現するという見解を「Scientific American」誌に発表していた。そして2010年12月、研究の詳細を「Energy Policy」誌で明らかにした。


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魔のバミューダ海域、原因はメタンハイドレートか?北欧・ロシアに謎のクレーターを発見!

 バミューダ・トライアングルにアトランティス文明の痕跡

 バミューダ・トライアングルというと、超常現象を取り扱う雑誌や書籍やテレビ番組の報道などで度々話題になる領域で、通過中の船舶や飛行機が突如何の痕跡も残さず消息を絶つ海域とされる。消息を絶つ直前にコンパスや計器の異常等の兆候があるとされる。100年以上前から100を超える船や飛行機、1000以上の人が消息不明となっているといわれ「魔の三角地帯(または三角海域)」とも呼ばれている。

 また、過去にはアトランティス大陸が存在したともいわれている。伝説では、かなり高度な科学文明が存在していて、天然ガスや電気エネルギーが有効に利用され、合金技術なども高度に発達していた。飛行船や船舶、自動車などの輸送機関が発達し、エレベータやラジオ、遠隔投影機などが発明されていたという。

 なぜ、船や飛行機が消えてしまうのかについては、ブラックホール説や宇宙人による誘拐説、時空が歪んでいるための「タイムスリップ説」など、諸説ささやかれているが真偽の程は定かではない。


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2016年4月から始まる「電力の自由化」とは何か?目的にあった電力は、どこでどう選ぶ?

電力小売り自由化とは何か?

 2016年4月に、法律の改正により家庭などに向けた電力小売りが全面自由化される。これにより、従来の地域ごとの電力会社だけでなく、さまざまな会社が電力を消費者に直接販売できるようになる。

 電力の自由化が採用されたきっかけは、2011年3月11日の東日本大震災。福島原発の事故や計画停電の実施などもあり、電気を含めたエネルギー政策へ国民の関心が高まる。一般家庭も含めた全面的な電力自由化や発送電分離などの議論が積極的になされ、これまでにない大きな規制改革が行われることとなった。 

 現在の地域ごとの大手電力会社だけでなく、さまざまな業種の企業が電力の販売をはじめ、大手電力会社もたがいに地域の枠を超えてサービスを提供できるようになる。これまで石油会社、通信会社、商社、製紙会社、電機メーカー、ガス会社など様々な分野の会社がすでに新規参入している。


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水素の大量生産は可能か?高温ガス炉利用の水素製造「熱化学法ISプロセス」実証実験へ!

「水素社会」の実現がエネルギー構造を変える

 燃料電池車の市販が開始されるなど、2014年から水素エネルギー活用に向けた動きが活発になっている。なぜ水素をエネルギー源として使うのであろうか?その大きな理由が、エネルギー資源の安定確保のためである。

 日本は、2度の石油ショックを経て、省エネルギーとエネルギー源の多様化を進めてきたが、今もなお、石油はエネルギー総供給の約5割を担う重要なエネルギー資源である。日本では、石油ショック以降、中東地域など特定の国・地域に頼り過ぎないよう、輸入元の多様化を図った結果、1度は中東への依存度が低下した。しかし、1990年以降、中東依存度が再び上昇傾向にあり、現在90%以上を中東の産油国に依存している。

 中東ではIS国の台頭などやイスラエル、シリア問題など政情不安の続く地域である。おまけに石油を載せたタンカーで通過する海域には、南シナ海や東シナ海があり、最近は中国の進出が問題になっている。現状で日本は石油の依存性を減らしたいところだ。だが、原子力は反対する勢力が多い。再生可能エネルギーではまだまだ力不足だ。


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アマゾンにある「沸騰する川」の正体は深層熱水だった!火山性温泉との違いは何?

 日本に多い火山性温泉

 伊豆熱川温泉は、江戸城を築城したことでも有名な太田道灌が発見したとされるが、熱川の源泉温度はほぼ100℃であることから、いつ訪れても熱い湯けむりがあがる櫓が、温泉地としての雰囲気を盛り上げている。

 この熱を利用した、熱川バナナワニ園が有名。我が国の地熱資源は世界で第3位と豊富であるにもかかわらず、活用がまだあまり進んでいない再生可能エネルギーであるが、伊豆熱川の地熱利用は熱量も豊富で参考になる。ここの川は文字どうり沸騰するような高温の川なのだろう。

 日本の温泉は熱源で分類すると、火山の地下のマグマを熱源とする火山性温泉と、火山とは無関係の非火山性温泉に分けられる。非火山性温泉はさらに、地下深くほど温度が高くなる地温勾配に従って高温となったいわゆる深層熱水と、熱源不明のものに分けられる。


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水中で太陽光を照射するだけで水を分解できる光触媒シートを開発!光触媒とは何か?

 水素エネルギー循環社会の実現を目指して

 光触媒(photocatalyst)とは、光を照射することにより触媒作用を示す物質の総称である。天然の光触媒反応として光合成が挙げられるが、人工の化学物質では、酸化チタン (TiO2) が知られている。現在、実用化されている光触媒はこれだけである。

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は3月10日、人工光合成を実現する混合粉末型光触媒シートを開発したと発表した。光触媒シートでは水が水素と酸素に分解された。我が国は次世代エネルギーとして、水素循環型社会を目指しており、水素の安定供給のための基礎技術につながると期待される。

 同成果は、NEDO、人工光合成化学プロセス技術研究組合、東京大学、TOTOらの研究グループによるもので、3月7日付けの英国科学誌「Nature Materials」のオンライン速報版に掲載された。


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タケは草?木?花は咲く?多くの謎のうち、どうして節があるのかを解明!

 タケに多くの謎

 タケ(竹)という植物にはまだわかっていない謎が多い。 竹は春先の成長期には1日に1mも成長する。一部のタケ類は周期的に開花し一斉に枯れることが知られている。その周期は極めて長く、マダケの場合は120年周期であると推定されている。

 しかし、まだ周期が分かっていない種類も多い。竹の種類によって開花周期に幅が見られるが、一般にはおおよそ60年から120年周期であると考えられている。

 竹は、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本(木)のように茎が木質化する種の総称である。しかし、通常の木本と異なり二次肥大成長はせず、これは草本(草)の特徴である。このため、タケが草本か木本かは意見が分かれる。


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歴史的ランディング!ブルー・オリジン、宇宙に達したロケットの垂直着陸に成功

 ロケット垂直着陸の夢

 宇宙開発が抱える問題のひとつに、地球から宇宙へ人や物を運ぶのに要する費用が莫大であることが挙げられるが、最大の原因は輸送手段であるロケットを使い捨てにしているということである。

 宇宙ロケットの製造費用は数十〜数百億円であり、輸送費用の過半を占めている。しかし、ロケットが航空機のように帰還し、整備と燃料補給を受けて繰り返し飛行することが可能であれば、飛行1回あたりの減価償却費ははるかに安くなるため、輸送費用を劇的に安くできると考えられた。

 このような観点から様々な再使用ロケット(RLV)が検討され、アメリカではスペースシャトルが実用化されたが、実際には整備に莫大な費用を要し、かえって使い捨てロケットより高くつく結果に終わった。2011年7月8日に打ち上げられたアトランティスのSTS-135をもって、30年あまりに及んだスペースシャトル計画を終了した。

 しかし、高価なロケットを使い捨てにしている限り、輸送費用の低減には限度がある。また打ち上げのたびにロケットを投棄するため、安全上の問題や環境保全、資源節約の観点からも好ましいものではない。使い捨てロケットは、経済的な再使用ロケットが実現できない時点での、次善の策と言える。


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H-IIAロケット29号 "高度化初号機"の打ち上げ成功!ロケットで経済に活力

 H-IIAロケット29号機打ち上げ成功

 宇宙航空研究開発機構(JAXA)は11月24日、15時50分に種子島宇宙センターより打ち上げたH-IIA29号機に搭載したカナダTelesatの通信放送衛星「Telstar 12 VANTAGE」の分離に成功したと発表した。

 今回の打ち上げは、H-IIAロケットとして初の商業打ち上げとして注目を集めていた。テレビドラマ「下町ロケット」は、池井戸潤の原作だが、小さな工場でロケットの部品をつくる物語だ。ロケットの部品は1万点にもおよぶという。商業目的のロケット生産は多くの仕事を生み出し、日本経済を潤す。

 H-IIAロケットはこれまで、静止軌道に投入する際の衛星側の負担が大きく、それが商業打ち上げの本格化向けて課題とされていた。対して、29号機は第2段の運用時間を延長した「高度化仕様」となっており、今回の打ち上げ・分離成功は今後の商業化に向けて弾みをつけるものとなる。


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半世紀ぶり、国産飛行機MRJ初飛行!あの零戦から75年ようやく日本の時代が来た!

 MRJ初飛行

 国産初のジェット旅客機MRJが11月11日、初めて飛んだ。国産旅客機の開発は、プロペラ機のYS11以来、半世紀ぶり。欧米の下請けに甘んじてきた日本の航空産業が、世界市場に再び挑む。

 9時35分、流線形のMRJが愛知県営名古屋空港を飛び立った。秋空に吸い込まれていくと、一帯は大歓声。近くの公園はカメラを向ける人らで混雑し、周辺の路上は車であふれた。東京都大田区から訪れた会社員の男性(30)は「スマートで美しい。世界の航空機産業界に割って入って欲しい」。

 午前11時すぎの着陸も滑らか。操縦した安村佳之機長は「これまで経験した中でもトップクラスの操縦性と安定性だった」と振り返る。


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バック・トゥ・ザ・フューチャー2の未来到来!トヨタはMIRAI・新型プリウス(40km/L)発売

 「バック・トゥ・ザ・フューチャー2」で描かれた2015年10月21日が到来

 2015年10月21日は、米国のヒット映画 「バック・トゥ・ザ・フューチャー2」で描かれた未来の日。マーティがタイムスリップした「2015年の世界」と、現実と比べてみよう。

 1989年に公開された「バック・トゥ・ザ・フューチャー 2」で、主人公マーティがタイム・トリップした30年後のその日が、ようやくやってきた。

 愛車「デロリアンDMC-12」を改造したタイムマシンで未来から戻った科学者“ドク”。彼が投入した燃料はバナナの皮やジュースの飲み残しだった。


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ダイヤモンドは浅いところでもできる?クレーターで発見されたのは天然のナノ結晶ダイヤ!

 ダイヤモンドは地下深いところでできる

 ダイヤモンドは地下100kmより深いところでできるというのが定説だが、2015年6月2日、北海道大学は、地球上の天然ダイヤモンドとして初めて、地下5kmより浅い地殻内で形成されたナノダイヤモンドを発見している。

 ダイヤモンドはマントル起源の火成岩であるキンバーライトに含まれる。キンバーライトの貫入とともにマントルにおける高温・高圧状態の炭素(ダイヤモンド)が地表近くまで一気に移動することでグラファイトへの相転移を起こさなかったと考えられている。このため、ダイヤモンドの産出地はキンバーライトの認められる地域、すなわち安定陸塊に偏っている。

 ダイヤモンドの母岩であるキンバーライトは古い地質構造が保存されている場所にしか存在せず、地質構造の新しい日本においてダイヤモンドは産出されないというのが定説とされていた。


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