DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

近隣の恒星 エリダヌス座εとくじら座τ

今回は近隣に位置しているのにも関わらずそこまで目立たない恒星について書いていきたいと思います。

 

1. SETIと近隣の恒星

いきなり話が飛んでしまいますが地球外に生命体がいるかどうかについては長年議論されており、1960年に地球外の恒星系に高度な文明を持つ生命体がいるかどうかの調査がなされました。

その名をSETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence)と呼び、日本語だと地球外知的生命体探査と言い、くじら座とも掛け合わせております。

 

そして、地球外生命体を調査するためには当然恒星系を調査することとなり、天文学者たちはある2つの恒星系に着目しました。

その2つの恒星とはエリダヌス座ε星(イプシロン)くじら座τ星(タウ)であり、これらの恒星は太陽とかなり近く、エリダヌス座ε星は10.5光年とプロキオンよりも近く、くじら座τ星は11.9光年とプロキオンよりかは遠いもののアルタイルと比べるとかなり近いです。

しかし、これらの星はあまり聞きなれず、地球から見ても大して明るい星ではありません。

その理由はこれらの星は太陽よりも暗く、エリダヌス座ε星は太陽の4分の1強、くじら座τ星は太陽の半分弱程度の明るさしかないからです。

つまり、これらの星から太陽の見ると地球から見たこれらの星よりも明るく見えるわけです。

そして、冒頭にSETIをくじら座とも掛け合わせたと書きましたがくじら座τ星は

「Tau Ceti」と呼ばれており、「くじら座の」を意味するCetiと掛け合わせております。

 

そして、このSETIの概要を簡単に言いますと目的の恒星系から地球に向けての電波が検出されているかを調べるものであり、1960年に行った際には両恒星系から特に何も検出されませんでした。

その後もあらゆる恒星系に対して行ったがまだ異星人らしき電波は送られていないそうです。

一説によると生命体を持つ恒星系は800光年おきにあると言われており、更に高度な文明を持つ、地球と連絡手段が同じである恒星系がある確率は格段に下がるため、最も近い知的生命体が存在する恒星系でも数千、あるいは数万光年離れているといっても過言ではないでしょう。

生命体がいる惑星のことはさておき、今回はこのエリダヌス座ε星とくじら座τ星について書いていきたいと思います。

 

 

 

2. エリダヌス座ε星

エリダヌス座ε星は太陽系から10.5光年ほどにある小さな恒星(103万キロ程度)であり、肉眼で見える恒星の中ではリギル、シリウスに次いで近い星であり、日本からでも観測が可能な恒星であります。

しかし、元の明るさが太陽の28%しかないので地球から見た明るさはお世辞にも明るくはなく、せいぜい3.73等星にしかすぎません。

f:id:DS930810:20171118165733j:plain

位置はオリオン座の西側であり、オリオン座の西には明るい星が無いため見つけることはかなり困難であり、正直観測向けの恒星ではありません。

 

そして、エリダヌスε星から太陽を観測すると...

f:id:DS930810:20171118170123j:plain

へび座の方向に輝く2.36等星として見え、へび座の恒星の中では一番明るく輝いております。

そして、画像の右側には地球から見て4番目に明るいアルクトゥルスが輝いており、へび座の星座線の北端にはかんむり座α星ゲンマがぎりぎりへび座に入り込む形で輝いております。

この星は地球から見たら2.25等と2.36等よりも明るいがエリダヌス座ε星から見ると距離が若干遠くなるため太陽よりかは暗くなります。

ちなみにエリダヌス座ε星からみて一番明るい星はシリウスであり、地球から見たものよりも明るく見えます。

 

また、エリダヌス座ε星には惑星と小惑星帯が確認されており、惑星は木星に似たものが中心星から5億キロ程度の所を公転しており、小惑星帯は中心星から4.5, 30億キロ程度のところに位置しております。

そして、地球型惑星は現在のところ発見されておらず、例え木星型惑星に衛星があったとしても中心星とは離れすぎているため生命体の見込みは現在のところありません。

仮に地球と同じ太陽エネルギーを受けたいならば中心星から8,000万キロほどまで接近しなければなりません。

 

ちなみに固有名も一応ありサディラ(Sadira)と言います。

 

 

 

3. くじら座τ星

くじら座τ星のほうはエリダヌス座ε星よりも1.5倍ほど明るく、直径も108万キロと若干ではあるがエリダヌス座ε星よりも大きいです。

また、恒星としては全天最近星であるリギルケンタウルスB(リギルの伴星)に似ており、絶対等級は5.68等であります(リギルBは5.71等)。

そして、地球からの距離は11.9光年ほどであり、地球から見た明るさは3.50等とエリダヌス座ε星よりも明るいがそれでも観測が容易とは言えません。

f:id:DS930810:20171118171629j:plain

恒星の位置としてはくじら座は秋の星座であり、τ星は決して観測しやすい位置にある恒星ではなく、エリダヌス座ε星と同様に観測向けの星ではありませんが近くにディフダ(β星, 画像右下の明るい星)があるためそれを手掛かりにすればよいです。

 

そして、くじら座τ星から太陽を観測すると...

f:id:DS930810:20171118172029j:plain

うしかい座の方向に2.64等星として見え、すぐ近くにはアルクトゥルスが0.56等星として輝いています。

また、アルクトゥルスと太陽の間にはムフリッド(η星)が輝いており、この星とアルクトゥルスは太陽系と比較的近い位置にあるため地球から見たものと比べるとだいぶ暗く見えます。

そして、太陽はうしかい座の中ではアルクトゥルス、イザール(ε星)に次いで明るい星として観測され、2等星ではないもののアルクトゥルスが近辺にあるので観測することは容易になると考えられます。

ちなみにくじら座τ星はシリウスと若干距離を隔てるためにシリウスではなくカノープスが全天で一番明るく見えます。

 

そして、くじら座τ星はエリダヌス座ε星よりも太陽に似ている星であり、太陽と同様に惑星系を形成しており、こちらは中心星に比較的近い所で観測されており、最低でも4つの惑星があると考えられています。

更にこちらはエリダヌス座ε星のものとは異なり、地球と同じ岩石型惑星であり、確認されている中では3番目に近い惑星が地球と比較的似ている環境ではないかと考えられております。

3番目に近い惑星は中心星とは8,048万キロ程離れており、くじら座タウ星の光度から逆算すると表面温度が過剰になると考えられるものの大気の量や反射率によっては地球に似たような環境になると考えられてもいます。

また、この惑星は地球の4倍も重く、仮に地球と同じ密度であると表面重力は地球の2倍となり、地球の生命体にとっては過酷なものになり、移住するには難しいと思います。

けれども生命体が存在する可能性は0%に限りなく近いと思いますが全く否定できるわけでもなく、くじら座τ星の年齢は58億歳と太陽よりも昔から存在しており、更に軽量の天体であるため寿命も太陽よりかは長く、生命体がいても全くおかしくないのです。

このようにくじら座τ星はエリダヌス座ε星よりも太陽に似ている上に惑星系も形成されているため生命体にとっては比較的有利とも言えます。

 

ちなみに固有名はドゥレ・メントル(Durre Menthor)と言います。

 

 

 

参照記事です

www.rigelultragiant.com

 

www.rigelultragiant.com

 

 

火星での暮らしの欠点と利点 実は重力が最大の欠点である

今回は火星で生活することに関しての記事を書きたいと思います。

火星は太陽系第四惑星であり、地球のすぐ外側にある惑星であります。

そして、火星は木星, 土星の衛星みたいに太陽と極端に距離を隔てているわけでもなく、水星みたいに近すぎるわけでもありません。

つまり、火星で暮らすことも一応可能のように見えますが...

 

1. 火星の重力

火星は地球型惑星の1つであるが同じ地球型惑星である金星や地球と比較すると直径がかなり小さく地球の半分程度しかありません。

そして、当然質量も小さくなるわけですが実を言えば密度も地球型惑星の中では異様に低く、地球が5.5 g/㎤程度に対して火星は3.9 g/㎤強と地球の7割程度しか密度がありません。

これだけ密度が小さいので火星の重力はかなり小さく、火星よりも直径が小さい水星と同等程度であり地球の38%程度しかありません。

水星は確かに直径は小さいが密度は地球と同等程度あるため、そこまで重力は小さくならず、結果として火星程度もあるとも言えます。

 

ここまで重力が小さいと火星に到着した時は良いものの、火星から地球に帰還する時に地球の重力が大きな負荷となり、この感覚はプールに長時間使った後に水から出た時に感じる重みと同じであります。

また、地球の重力下で生活しているため、地球と同じものを用いた際には大変なことになり、例えばトイレがその代表とも言え、地球サイズのものを火星で使用すると大変なことになります。

その理由は重力が小さいと落ちるまでに物体が飛ぶ飛距離が長くなるからです。

f:id:DS930810:20171116132214j:plain

火星では重力が弱いため、落ちるまでにかかる時間は地球のおよそ1.62倍になるため、初速が同じだと当然飛距離も1.62倍になります。

 

つまり、トイレを作る際は火星用のものを作らなければならず、奥行きが地球のものの1.62倍にならなければなりません。

他にも物を投げて渡す際には地球の1.62倍の距離を飛んでいくため、地球と同じ感覚で生活をすると大変なことになります。

 

これより、火星の重力はあまり良いとは言えず、金星のほうむしろ良いと言えるわけですが...

 

 

 

2. 火星の大気と温度

火星は太陽との距離が地球よりも遠いので温度は当然地球よりも低いですが実を言うと火星の赤道付近では意外なほど気温が高く、最高気温が20℃に達することもあります。

けれども平均気温は低く、マイナス53℃程度しかありません。

 

実は火星の表面温度が低い理由には大気の薄さがあり、もし地球に大気が存在しなければ地球の平均気温はマイナス18℃程度になっており、この温度は地球の現在の気温よりも33℃ほど低いことになります。

強引ですがもし、火星に地球と全く同じ大気圧があるとすると火星の表面温度はマイナス23℃程に上がっていると計算できます。

 

では、火星の大気はどれぐらいかと言うと地球の0.75パーセント程度であり、大気の組成は二酸化炭素が最も多く95%ほどを占め、そして、窒素2.7%、アルゴン1.6%、次いで酸素の0.13%であります。

実は火星の上位4位までの大気は地球のものを並び替えただけであり、地球の場合だと窒素(78)、酸素(21)、アルゴン(1弱)、二酸化炭素(0.04)となっております。

つまり、火星に酸素と窒素を多量に持ってくれば地球のような大気になるわけですが現実的にそのようなことはまず不可能であり、できたとしても火星の重力の小ささの影響で大気を留めておくことは難しくなりそうです。

実際に火星の大気量が小さい理由は重力の小ささから来ており、火星から大気が逃げていくからです。

また、火星は重力が小さいので地球と同じ質量の大気を持ってきたとしても大気圧は地球よりも小さくなり、より多くの大気が無いと地球と同じ大気圧にはなりません。

そして、火星の温度は低すぎるので温室効果を増す必要があり、そのためには大気が多く必要となります。

 

以上のことより、火星の大気圧や温度を地球により近づけるには地球よりも多くの大気が必要となります。

 

 

 

3.火星の地軸と自転周期

最後に火星の地軸と自転周期についてですが実はこれはかなり好条件であり、火星の地軸の傾きは地球とかなり似ており、地球の23.4度に対して火星は25.2度ほど傾いております。

この傾きであると地球よりも若干極端なものに近づきますが四季がきちんと存在する気候となります。

そして、火星の自転周期も地球と比較的良く似ており、24.6時間強ほどであります。

つまり、火星は地軸や自転速度は地球に似ているため、季節が無い、または極端であることや太陽光にずっとさらされる、または太陽が当たらない日数が極端に長いことはありません。

 

そして、火星の公転周期は1.88年であるので一年の長さが2倍弱になるが自転や地軸の傾きが悪条件ではないので多少は暮らしづらくなるが致命的な問題が出るわけではありません。

 

 

 

以上のことより、火星の問題は火星の小ささにあり、その小ささが火星の大気を薄くしており、更にそのことが火星の温度を下げているため、もし火星の大きさが地球ぐらいあれば火星で暮らしていくことができた可能性も考えられます。

 

 

 

参照記事www.rigelultragiant.com

この記事を応用しました

 

www.rigelultragiant.com

www.rigelultragiant.com

 

 

倍数の見分け方 2,3,5,7の場合だと

今回は倍数の見分け方について書いていきたいと思います。

ある数字が何の倍数であるかを見分けることが出来ると非常に便利であるため、今日は倍数の見分け方となぜそうなるかについて書いていきたいと思います。

 

1. 2と5の倍数の見分け方

これは書く必要が無さそうに見えますが一応応用を含めて書いていきたいと思います。

 

1.1 2とその階乗の見分け方

初めに2の倍数の見分け方について書いていくと当然ではあるが

1の位の数が2,4,6,8,0のいずれかである

ということです。

これは考えなくても分かることであり、10は2の倍数であるという事実からこれは分かります。

つまり、数字ABCDEがあるとするとこれは

10(1000A+100B+10C+D)+Eと書き替えることができ、

Eの部分が2の倍数だとこの数字は2の倍数になる、

要するにEが2,4,6,8,0になれば2の倍数になります。

ちなみにここでは5桁の数字で考えましたがこの桁数は何桁であっても同じことが言えます。

 

そして、4の倍数の時も同じことが考えられ、数字ABCDEを変形すると

100(100A+10B+C)+10D+E

つまり、10D+Eが4の倍数になれば数字ABCDEは4の倍数になります。

分かりやすく書けば、

数字の下二桁が4の倍数ならばその数字は4の倍数になるということであります。

 

ちなみに8の倍数なら数字の下三桁が8の倍数

16なら数字の下四桁が16の倍数...

と言う感じになっていきます。

 

1.2 5とその階乗の見分け方

5の倍数も10の約数なので基本的には2の倍数の見分け方と同じであり、

1の位の数が5,0のいずれかである

と5の倍数であるのです。

 

そして、もちろんその階乗の見分け方も2の倍数の時と同じであり、

例えば25の倍数の場合、数字ABCDEを用いると

100(100A+10B+C)+10D+E

と変形すればわかるように10D+E、

つまり下二桁が25の倍数になれば25の倍数になります。 

 

そして、それ以上の階乗の場合も2の倍数の時と同じであり、

125の倍数なら数字の下三桁が125の倍数

625の倍数なら数字の下四桁が625の倍数...

と言う感じになっていきます。

 

 

 

2. 3の倍数の見分け方

3の倍数の見分け方はかなり有名であり、

数字を全て足した時、その数字の合計が3の倍数になった時は3の倍数であります。

そして、足した後の倍数が大きい場合はさらに足し合わせることで数字をどんどん小さくしていき、最終的な数字が3,6,9になった時に3の倍数であると分かります。

 

この理由をこれから証明していきたいと思いますが実はこのことに関しては9の倍数に関しても全く同じであり、むしろ9の倍数の合計値が9の倍数になるという事実のほうが先に出ます。

 

また、例によって数字ABCDEFGH(あまり意味は無いが8桁に増やしました)があるとします。

この数字を9でまとめると

9(1111111A+111111B+11111C+1111D+111E+11F+G)+(A+B+C+D+E+F+G+H)

となり、当然太字の所は9の倍数である(=3の倍数である)ため、A+B+C+D+E+F+G+Hが3の倍数になればこの数字は3の倍数になります。

つまり、数字を足し合わせた合計が3の倍数になればその数は3の倍数となり、

そして、同時に合計値が9の倍数になった時は9の倍数となります。

勿論どのような桁数でもこの法則は成り立ちます。

 

このことより、3の倍数と9の倍数の見分け方は同時に発生し、27以上の倍数の見分け方はこの方法ではできません

また、この結果から1~9までを1つずつ含んだ9桁の数はどのような数であっても9で割ることが可能となります。

 

 

 

3. 7の倍数の見分け方

最後に7の倍数の見分け方について書いていきたいと思います。

7と言う数字は1桁の数の中でも非常に厄介であり、他の数字は見分けやすい2,3,5の倍数のいづれかに対して7だけはこの条件に当てはまらない素数であります。

正直7は幸運の数と言われますが数字界ではむしろ不幸の数とも取れ、逆に4は見分けやすい、1以外の数で初めて素数ではない、と言う点で幸運の数とも言えます。

まあ、13はどのみち不幸の数ですが...

 

さて、今回はこの不幸の数?である7の倍数の見分け方について書いていきたいと思います。

ここで、3桁の数字ABCを持っていきたいと思います。

勿論この数を分解するわけですが分解すると

7(14A)+2A+10B+C

となり、これを要約すると

下二桁の数と3桁目の数を2倍したものを足すと7の倍数になるということです。

 

また、4桁に数を増やすと

7(140A+14B)+2(10A+B)+(10C+D)

となり、これも要約すると

下二桁の数と「上二桁の数を2倍したもの」を足すと7の倍数になるということです。

 

ちなみに5桁以上の場合も同じようになるため、7の倍数の見分け方は

「下二桁の数」と「それ以上の桁数の数を2倍したもの」を足した時、7の倍数になれば7の倍数である

ということとなります。

 

例えば133の場合は

1+33=35

より7の倍数

 

23093の場合は

2×230+93=553

5+53=63

より7の倍数

となります。

 

 

 

ちなみに言うまでもありませんがこれらの数を掛け合わせた倍数の見分け方は単純に2つの条件を同時に満たせばよいわけであり、例えば6の倍数の見分け方は

  • 下一桁の数が2,4,6,8,0のいずれかである
  • 数値を全て足し合わせた時に3の倍数になる

の両方を満たしていれば良いわけです。

近隣の恒星の位置関係 そして太陽はどのように見えるのか

今回は近辺にある有名な恒星について書いていきたいと思います。

恒星の明るさは様々であり、リゲルやカノープスのように遠いのにも関わらず明るい星はごく少数しか存在せず、大半の恒星はそこまで明るくはありません。

そして、シリウスは近くて明るい星として有名ですがシリウスレベルの恒星でも上位1%に入るレベルの明るさであり、トップクラスとも言えます。

 

1. 近辺の明るい星

恒星界で近辺と言うと絶対等級の基準の距離となる10パーセク(32.616光年)以内に位置する恒星のことであり、1.5等星以上の恒星は6つ10パーセク以内に位置しております。

その恒星とはリギル(ケンタウルス)、シリウス(おおいぬ)、プロキオン(こいぬ)、アルタイル(わし)、ベガ(こと)、そしてフォーマルハウト(みなみのうお)であります。

 

この順番は地球から見た距離の順であり、近い順に書いていきましたが絶対等級は

ベガ>シリウス>フォーマルハウト>アルタイル>プロキオン>リギル

の順となっており、プロキオンまでは10パーセク以内でトップ5に入っております。

 

では、これらの星についての大雑把なデータについて書いていきたいと思います。

f:id:DS930810:20171114173158j:plain

このようになっており、リギルが2つになっている理由はこの星は連星系であり、太陽の1.5倍明るい主星と半分の明るさの伴星からなっているからです。

そして、スペクトル型は全て主系列星(Ⅴ)となっており、10パーセク以内には主系列星しか存在しません。

 

しかし、これらの恒星の知名度には大きな差があり、シリウス, アルタイル, プロキオン, ベガは非常に有名であり、大三角にも含まれていますがフォーマルハウトとリギルは知名度が低く、フォーマルハウトは暗めの秋の星のなかで一番明るく唯一の一等星であり、リギルは日本からだと低すぎて見えないため見ることが出来ません。

つまり、暗い秋の星である、そもそも観測が出来ないから知名度が低いと考えられます。

 

では、これらの恒星から他の恒星を観測するとどのように見えるのでしょうか?

 

 

 

2. 近辺の恒星の星空

初めに一番近いリギルの星空について書いていきたいと思います。

2.1 リギルの星空

リギルから見て一番明るい星はシリウスであり、9.52光年と太陽とシリウスとの距離に比べたら若干遠いですが明るく見え、位置も移動しオリオン座のベテルギウス(0.46等)のすぐそばで観測でき、マイナス1.26等で観測できます。

そして、その次に明るい恒星はカノープスであるがこの星はかなり遠いため、位置はほぼ変わらず、マイナス0.73等で観測できます。

 

気になるのは太陽の見え方ですが太陽はカシオペア座の方向に見え、明るさは0.46等とベテルギウスと同じぐらいの明るさに見えます。

そして、太陽にそっくりで近いη星は太陽の側によって見えます。

 

近辺の星の明るさ

f:id:DS930810:20171114175003j:plain

 

 

2.2 シリウスの星空

リギルの次に近いシリウスでは星空はどのように見えるかと言うと実はこの時点で太陽は1等星ではなくなっており、1.93等と地球から見る北極星よりも若干明るい程度の明るさしかありません。

そして、シリウスから見て最も明るい恒星はプロキオンであり、マイナス1.32等と非常に明るく見え、おおぐま座の端の方向に見えます。

その次はカノープスが明るく、次いでカペラ、リゲルの順に続きます。

そして、面白いことにアルタイルと太陽はかなり近い位置に輝いている上に明るさも似ており、アルタイルの明るさは1.65等であります。

ちなみに太陽はヘルクレス座の領域に存在し、ヘルクレス座で一番明るい星となっております。

f:id:DS930810:20171114220811j:plain

画像の右上の明るい星は太陽

 

近辺の星の明るさ

f:id:DS930810:20171114220904j:plain

リギルは連星合わせての明るさです

 

 

2.3 プロキオンの星空

10光年を若干隔てたプロキオンから見て一番明るい星はシリウスであり、その明るさはマイナス2.5等にも及びます。

この明るさは他の星を圧倒しており、二番目に明るい星であるカノープス(マイナス0.76等)を軽々と驚愕しており、その理由はと言うとシリウスとプロキオンが極めて近い位置にあるからです。

そして、プロキオンから見る夜空とシリウスから見る夜空は似通っており、太陽はアルタイルと同じわし座に位置しており、アルタイルに次ぐ明るさとなっております。

しかし、太陽はもともとが暗い星なのでアルタイルが2等星に対して太陽はもはや2等星ではありません。

f:id:DS930810:20171114221913j:plain

下にある若干明るい星が太陽、この時点でもう2.55等星であります。

 

近辺の星の明るさ

f:id:DS930810:20171114222006j:plain

シリウスとベガ以外の近隣恒星の明るさはもはや1等星ではない。

 

 

2.4 アルタイルの星空

シリウス、プロキオンが似たような位置にいたのでアルタイルから太陽を見たらシリウス、プロキオンと同じ方向に見え、新たな冬の大三角形が出来そう...に見えますが結果はと言うと...

f:id:DS930810:20171114222644j:plain

このようになっており、左上がプロキオン、左下が太陽、右下がシリウスとなっており、確かに三角形を形成していますが太陽の明るさは3.38等ともはやギリギリ3等星であり、明るい星とはとても言えません。

そして、プロキオンも2.3等、シリウスは0.84等とシリウスのみ明るいと言えますが地球から見た明るさを考えると相当暗くなっていることが分かります。

ちなみに一番明るい星はベガであり、14.6光年と太陽との距離よりも近くに位置しております。そして、次はカノープスです。

 

近辺の星の明るさ

f:id:DS930810:20171114223019j:plain

ベガは非常に明るいがシリウスとフォーマルハウトが同等の明るさに見え、他の星は相当暗くなっています。

 

 

2.5 ベガの星空

アルタイルと言ったらベガであり、当然ベガから見たらアルタイルが一番明るく見える...

と思いきや一番明るい星はほぼ逆方向に位置するカノープスであり、アルタイルの明るさはアルクトゥルス、カペラ、リゲルに次ぐ5番目にまで落ちます。

この差はやはりアルタイルとベガの絶対等級の差にあり、アルタイルの絶対等級はベガと比較するとかなり小さく、シリウスよりも劣っています。

そして、特にカノープスとリゲルはとてつもなく明るいため、遠くにいてもアルタイルの明るさを超えております。

ちなみに太陽の明るさは4.26等ともはや暗い星と言ってもよいほどの明るさとなります。

 

近辺の星の明るさ

f:id:DS930810:20171114223837j:plain

シリウスはかろうじで1等星だがリギルともなると太陽と同等に4等星にまで明るさが下がり、もはやただの星の1つになってしまいます。

 

 

2.6 フォーマルハウトの夜空

明るいことには明るいがいまいち知名度の低いフォーマルハウトの星空はどのようになっているのでしょうか?

フォーマルハウトはみなみのうお座と言うこれまたマイナーな星座に属しており、秋の星の中では一番明るい星であります。

そして、フォーマルハウトから見て一番明るい星はカノープスであり、マイナス0.74等で観測されます。

 

また、フォーマルハウトから近隣の恒星を見ると...

f:id:DS930810:20171114224930j:plain

意外にもシリウスとベガが1等星に見え、アルタイルも1等星に見えております。

けれどもプロキオンは暗く、シリウスの奥のほうに位置しております。

 

 

このように他の恒星から別の恒星を観測してみると地球から見た星空とは全く異なり、ベガぐらい明るい星だと比較的遠くからでも明るく見えますが太陽程度の星だと少し離れただけですぐ暗くなってしまいます。

 

 

 

共食いの危険性 実は狂牛病は...

今回は共食いについて書いていきたいと思います。

共食いは同種の動物を食べることであり、共食いをするとあらゆる悪影響が発生します。

 

1. 狂牛病

狂牛病と聞くと狂犬病に名前が似ているが実際には関連性は全くと言ってもいいほどなく、狂犬病は「狂犬病ウイルス」と言う極めて危険なウイルスによって発生し、哺乳類全体で感染するのに対し、狂牛病は細菌でもウイルスでもなく、「異常プリオン」と言われるものによって発症します。

 

プリオンとは脳に存在するタンパク質の一種であり、正常型の役割は現時点ではあまり良く分かっていません。

しかし、正常型があるということは異常型もあり、異常型のプリオンは正常型を押しのける性質を持っているため、一度異常プリオンが取り込まれると正常型と置き換わり、異常型プリオンは脳組織を破壊し、結果として狂牛病を発生させます。

 

ここで、何故このことが共食いによって生じるかと言うと普通の牛は正常型プリオンを有しているが何らかの原因で異常プリオンが生じる個体が発生し、その個体の牛を他の牛が食べると当然ではあるが異常プリオンに置き換わり、結果として異常プリオンが蔓延することになります。

 

けれども牛は草食動物であり、共食いは普通はしませんが実は人為的に共食いをさせていたのです。

勿論牛に牛肉を与えた訳ではなく、牛から取った「肉骨粉」と呼ばれる安価な上に栄養価が高い飼料を牛に与えたことによって知らず知らずの内に牛に共食いをさせ、結果として狂牛病が広がったということです。

要するに効率化を考えたことがかえって仇になったわけであり、現在は牛由来による肉骨粉は用いられていません。

しかし、牛由来のものは用いられていませんが鶏や豚由来のものは牛に狂牛病を及ぼさないという研究結果がなされているため、現在でもつかわれております。

個人的な意見ですがそもそも肉骨粉自体道徳的にどうかしているので廃止したほうが良いと思いますが...

 

 

 

2. 炭疽菌

今度はアフリカでの話について書いていきたいと思います。

何回も書きましたがカバは実は肉食をし、実は草食動物ではないかと言う話をしましたが実はこのカバの肉食が炭疽菌と言う危険な細菌をまき散らしているという事実があります。

いったん話がそれますがカバは1996年に報告されて以来、あらゆる動物を捕食していき、主にシマウマ、バッファロー、カバ、インパラ、ヌーなどを捕食していることが確認されています。

ここで、カバが食べる動物の中にはカバも含まれており、実はカバも共食いすることがわかっています。

 

そして、ここでのカバは上記の牛とは違い、自ら共食いをしていますが共食いには欠点だけではなく、利点もあります。

その利点とは必要な栄養素を全て摂取することができ、その理由は同じ生物である故に効率が最高であるからです。

けれども利点よりも欠点のほうが非常に多く、欠点としては先ほど挙げた異常プリオン以外にも病原菌に感染しやすくなるというリスクもあり、異種の生物を食べるよりも同種の生物を食べたほうが感染症には圧倒的にかかりやすくなります。

このことより、自然界でも共食いは極限状態のみで行われることが多く、普段から共食いをする生物はほとんどいないと言われております。

 

そして、カバは炭疽菌に感染し、炭疽菌に感染して死んだカバの死骸を別のカバが食べることによってカバを食べたカバが炭疽菌に感染し、そのカバが死ぬとまた他のカバが...

となるため、カバの共食いが結果として炭疽菌を拡散させることになります。

 

いま現在の所、カバが炭疽菌によって大量死する事態が発生しており、カバの生息域ではカバだけではなく、他の生物に取っても脅威となっております。

 

最後に一つ加えると共食いは極限状態の時に起こる現象であり、カバがカバを食べる時は大半の場合は乾燥や干ばつが起こっているため食料が不足しており、そのためカバが共食いをしやすい環境になっているということです。

 

 

 

参照記事

狂犬病www.rigelultragiant.com

 

カバの肉食www.rigelultragiant.com

www.rigelultragiant.com

 

 

指を使えば1023まで数えられる そして重要な2進法

今回は二進法について書いていきたいと思います。

普段数を数えるときは十進法を用いていますがある世界では二進法が用いられています。

 

 

1. 二進法で1,023まで数える

指を使えば10まで数えられますがこれはあくまで十進法を単純に使った場合であり、二進法を用いれば1,023まで数えることが出来ます。

二進法なので十進法よりも多く数えられることに疑問を持つかもしれないが二進法の良い所は用いる数字が0か1しか無いことであり、指をたたんだ時を0、指を伸ばした時を1と置き、更に右手の小指を伸ばした時は1、薬指を伸ばした時は2、中指の時は4...というようにすれば左手の小指が512となり、計1,023まで数えることが出来ます。

 

では、ここで例を挙げていきたいと思います。

指をそのまま書くとかなり困難なので色分けした図を用いたいと思います。

赤い時は1黒い時は0と置きますと...

f:id:DS930810:20171112213008j:plain

307, 及び665を指を用いて表すとこのようになり、ここで二進法視点で考えると

307は100,110,011と9桁の数値で表され、

665は1,010,011,001と10桁の数値で表されます。

 

このように二進法を用いると指を10本用いるだけで1,000以上の数まで数えることが出来ますがこの数え方は極めて不便であり、まず使えないといっても過言ではありません。

ここまで書くと二進法は役に立たない!

と思いますが実はある世界では二進法が中心に用いられています。

 

 

 

2. コンピューター界の二進法

そのある世界とはコンピュータ界のことであり、コンピューターでは二進法が用いられています。

よく情報量でメガバイトやギガバイトが用いられていますがここで出てくるバイト(byte)でまさに二進法が用いられており、1バイトは8ビット(bit)に相当します。

1ビットは二進法の1桁を意味しており、2通りの情報量を表すことが出来ます。

まあ、単純に言えば1か0かですが...

そして、1バイトは8ビットなので1バイトでは2進法で言う8桁、つまり256通りの情報量を表せます。

f:id:DS930810:20171112214043j:plain

このことより両手の情報量は10ビット、つまり1.25バイトに相当することが分かります。

 

よくコンピューターには31, 63, 127, 255などの「2の階乗-1」の数値が出てきますがこの理由は上記のように二進法を用いているからであり、

例えば255まで表せる情報量は1バイトであり、0から数えると255まで数えることが出来ます。

 

 

 

3. メガバイトのメガは普通のメガとは違う

重さの単位にキログラムが用いられますがこのキロとは1,000倍を表す接尾辞であり、

キロの上にはメガ、ギガ、テラ、ペタ、エクサ、ゼタ、ヨタがあり、この接尾辞は情報量に対してよく使われます。

一般的にこれらの接尾辞は1,000倍ごとに用いられますが情報量の世界では2進法のため話が変わります。

2進法だと2の階乗ごとに桁数が増えていくため2から数えると

1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048...

のようになり、この中で1,000に近い数値は1,024であるので接尾辞が1段階上がる、つまりキロからメガ、メガからギガになる時は情報量が1,024倍になります。

つまり、ギガバイト=1024メガバイトのようになり、一般的な接尾辞とは若干ではあるが誤差が生じます。

 

一応コンピューターで表示されないところではギガバイト=1000メガバイトのように十進法で表されていますがコンピューターの内部データ上ではちゃんと1,024倍されています。

 

このことから分かると思いますがキロバイトの時点でも情報量は莫大であり、

2バイトの情報量は1バイトの情報量の256倍もの情報量となるため、

キロバイトともなると2^1032通りと言う想像もつかない情報量を扱っていることとなります。

更にメガになると2^1024倍され、ギガになるとメガの2^1024倍されるため、情報量はとてつもなく大きい量になります。

 

ここまで書くと何を言っているかが分からないので簡単な例を挙げていきたいと思います。

例えば0~255までの数値を10個並べるとします。

23, 53, 213, 32, 157, 173, 245, 17, 3, 43

と書いたときの情報量はどれほどになるかと言うと

数値1つは0~255の256通りで表されることとなるため情報量は1バイトとなり、

10個並べると10バイトとなります。

 

ここで、数値の通りは何通りあるかと言うと

256^10通り、およそ1.2𥝱通りもあることとなり、一見大した通りが無さそうでも実際には莫大な通りがあります。

f:id:DS930810:20171112222714j:plain

ここでの四角(=1ビット)は80個もあり、合計2^80 = 256^10 ≒ 1.2 × 10^24 (通り)も

表すことが出来ます。

 

このように一見不便そうな二進法もコンピューター界では中心となっており、二進法の重要性が分かります。 

恒星は外側は極めて薄い そして、巨星は更に...

今回は恒星の密度と巨星になった時にどのようになるかについて書いていきたいと思います。

 

1. 巨星とは

巨星は恒星の中心核で起こっている水素→ヘリウムの反応が起きた後になる状態であり、核融合の範囲が中心から外側に移行することによって起こります。

このことにより、恒星の直径は主系列星時代とは比較にならないほど大きくなります。

その後は恒星の中心核でヘリウム→炭素の核融合が発生して恒星の大きさはだいぶ縮まりますがこれでも元の大きさと比較するとかなり大きいです。

そして、この段階を過ぎるとヘリウム→炭素の核融合も外で起こるようになり、やがて恒星はその一生を終え、外層部が剥がれ落ちることで白色矮星と化します。

太陽程度の質量の構成ではこの段階で一生を終えますが大質量星の場合だと更に炭素,酸素→ケイ素の反応、やがて鉄56まで生成させた時に核融合反応は停止します。

何故かと言うと、鉄56は全物質中で最も安定な原子であり、安定であるがゆえにこれ以上核融合が起こらないからです。

そして、核融合反応が停止した後は外側にある物質が中心部をめがけて落ちていき、中心部へ一気に物質が落ち込むことで反発力が生まれ、この時の反発力で超新星爆発が発生します。

超新星爆発を起こした後、恒星の中心核は押しつぶされることにより中性子星になるが質量が非常に大きかった場合は中性子も押しつぶされ、最終的にはブラックホール化します。

 

恒星の一生はこのような感じですがこの巨星の大きさは主系列星時代と比較しても非常に大きくなりますが質量はほぼ変化しないというよりもむしろ核融合の影響で若干軽くなっているので密度は非常に小さくなっております。

 

具体的に言うと赤色巨星で有名なアルデバランの直径は太陽の44.2倍(61,526,400 km)であるのに対して質量はわずか太陽の1.7倍(3.3813×10^30 kg)しかないため密度も極めて小さく、なんと0.0145 (kg/㎥)しかありません。

この密度は1㎥当たりたったの14.5 gしか質量が無く、水の68,966分の1程度に相当し、空気の8.54%程度に相当します。 

 

そして、強大な巨星、つまり超巨星の例を挙げていきたいと思います。

青色超巨星リゲルは直径は78太陽直径(108,576,000 km)、質量は21太陽質量(4.1769×10^31 kg)なので密度は0.0326 (kg/㎥)とアルデバランよりも大きくなりますが

あくまで超巨星の中ではあまり年を取っていない青色超巨星なのでそこまでは小さくならないため、赤色超巨星について今度は書きます。

赤色超巨星アンタレスの直径は883太陽直径(1,229,136,000 km)、質量は12.4太陽質量(2.46636×10^31 kg)なので密度は0.00001328 (kg/㎥)となり、この密度はアルデバランよりも小さく、1㎥当たりたったの0.01328 gの質量しかありません。

これはアルデバランの1,100分の1程度しかなく、赤色超巨星の密度は赤色巨星の密度とは比較にならないほど小さいことが分かります。

f:id:DS930810:20170925213006j:plain

このように大きさは圧倒的だが質量はそこまで変わらないので密度が大変小さくなっています。

 

ちなみに主系列星の太陽の密度は約1.4 (t/㎥)、シリウスは約550 (kg/㎥)と水の密度にかなり近い値になっています。

 

 

 

 

2. 恒星の内部

先ほどは恒星の密度について書きましたが恒星の内部の密度と外部の密度は比べ物にならないほど違います。

恒星は中心核で核融合が起こっていますが実は中心核の密度はとてつもなく大きいのです。

太陽の密度は水の1.4倍ほどですが中心核の密度は水の156倍あり、太陽全体の100倍以上にも及びます。

そして、中心核の半径は10万キロ(太陽全体の約7分の1の大きさ、体積にして343分の1程度)であるが質量は太陽全体の3分の1程度もある計算になります。

f:id:DS930810:20170925214813j:plain

このように中心核の密度は大変大きくなっており、当然ではあるが中心核は超高温、超高圧となっており、このように極端な環境であるため核融合反応が起こっています。

中心核の密度が大きいということは外部の密度は相当小さくなり、太陽表面の密度はなんと空気よりも小さいともいわれており、この密度は巨星の平均程度しかありません。

このように恒星は均一ではなく、中心からできているような構造をしており、表面はおまけのような感じになっています。

 

そして、巨星は更にこの傾向が強く、太陽と同じ質量の巨星では中心核の密度が太陽のものよりも大きく、より高温、高圧となっています

勿論、超巨星の場合だとより中心核が超密度、超高温となっており、普通の巨星では起こらないような反応、つまりケイ素以上の原子の生成が可能となっております。

無論、外層部の密度は無いに等しく、もはや恒星であるかが分からないぐらいになっており、見た目は巨大だが外層部は見えるだけの状態であると考えられます。

 

このような事情があるので超巨星の外部の密度は極めて小さく、特に赤色超巨星の場合だとほぼ0なので剥がれ落ちやすくなっています。

一見球体のように見え、均等に見える恒星も実は中心部がぎゅうぎゅうなだけであり、外部に向かうにつれてだんだんとすかすかとなっている構造をしており、最終的には無いに等しいつくりとなっております。

 

 

余談だが地球上で核融合を起こすためには太陽の中心核以上の高温が必要となります。

何故なら太陽の中心核の圧力はすさまじく、地球上ではどのようにしても作り上げることができないからです。

圧力が足りないとなると... 温度を上げるしか方法が無くなります。 

マグニチュードの意味 数値がそこまで違わない理由は?

今回はマグニチュードについて話していきたいと思います。

マグニチュードと聞くと地震を真っ先に思い浮かべますが地震のマグニチュードは大半、というよりも全ての地震において一桁であり、マグニチュード20と言う話を聞くことはありません。

その理由はマグニチュードは指数関数を用いているからであり、指数と言う物は少しでも増えるととんでもない増え方をします。

 

1. 地震におけるマグニチュード

よくマグニチュード4.5とかマグニチュード5.2とか聞きますが実際にどれぐらいの威力かは具体的に想像することは難しいです。

実際に起きた大地震の例では阪神淡路大震災で7.3、東日本大震災で9.0と聞き、数値上ではあまり違わないように見えますが実際には威力は全くと言ってもいいほど違います。

では、どれほど違うかと言いますとマグニチュードは2増えるとエネルギーは1,000倍にもなり、マグニチュードは少しでも増えると急増することが分かります。

そして、冒頭にも書いたようにマグニチュードは指数関数を用いており、マグニチュードとエネルギー(ジュール)には以下の関係があります。

f:id:DS930810:20170924213549j:plain

マグニチュードの式はこのようになっており、理論上はマグニチュードは無限に存在します。

しかし、マグニチュードが大きくなると宇宙の総エネルギー量をかなり早い段階で超えてしまうため、地震でのエネルギー量は大体マグニチュード4~9程度で収まります。

そして、上式よりマグニチュードが1増えるとエネルギー量が10^1.5倍、およそ32倍程度増え、更にマグニチュードが2増えると10^3倍、要するにエネルギー量が1,000倍になります。

このことより、東日本大震災のエネルギーは上式から計算すると阪神淡路大震災のエネルギーの約355倍も強く、同じ大震災でも威力は全く異なることが分かります。

阪神淡路大震災でも被害は最悪レベルだが東日本大震災ともなるとその360倍近くになるので東日本大震災の威力がいかに悲惨だったかが分かります。

ちなみにエネルギーに換算すると阪神淡路大震災は5,623兆 J東日本大震災は199.5 Jとなり、異常ともいえるエネルギー量であることが分かります。

 

そして、冒頭ではマグニチュードが二桁、つまりマグニチュード10以上の地震は観測されていないと書きましたが現実で起こった地震で一番大きな威力のものはチリ地震のマグニチュード9.5であり、この時のエネルギー量は1,122京 Jにも及びます。

 

 

 

2. 実は絶対等級もマグニチュード

普通マグニチュードと言うと地震に対して使われるものの実は恒星の明るさを示す絶対等級もマグニチュードなのです。

絶対等級は英語でAbsolute Magnitude と呼ばれており、Absoluteは「絶対の」と言う意味です。

絶対等級にも対数が用いられており、こちらは5等変わると100倍明るさが変わる程度であり、地震のマグニチュードほどではないもののやはり変化量は大きいです。

太陽の絶対等級は4.83等であり、エネルギー量に換算すると3.85×10^26 Wとなり、これは1秒間に3.85×10^26 Jエネルギーを放出するという意味です。

ここからは時間がかかわってくるので1秒間当たりのエネルギーで考えていきたいと思います。

太陽から1秒間に放出されるエネルギーは地震のマグニチュードに換算すると14.52にも及び、地震とは比較にならないほどのエネルギーと言えます。

つまり、絶対等級と地震のマグニチュードは4.83⇔14.52で対応できていると考えてもよいです。

f:id:DS930810:20170924223133j:plainちなみに、地震のマグニチュードと絶対等級のマグニチュードには大きな違いがあり、地震のほうは数値が大きくなればなるほど威力は増しますが絶対等級のほうはその逆で、小さいほうがより強力になります。 

余談ではあるが、地震のマグニチュードと絶対等級は12.48で釣り合います。

つまり、マグニチュード12.48と絶対等級12.48等は等しく、更に12.48等だと恒星として存在できるエネルギーなのでマグニチュード12.48は恒星のエネルギーでも十分成り立つほど強いのです。

 

(注) 絶対等級は1秒当たりのエネルギーについての話です

 

世界の湖にはすごい湖がたくさんある 広い湖、深い湖、...

 

今回は湖について書いていきたいと思います。

日本で一番広い湖はご存知の通り琵琶湖であり、他の日本の湖を圧倒する広さを持っております。

しかし、世界は広く、琵琶湖の数百倍クラスの湖も少なからず存在しています。

 

1. 琵琶湖と日本の湖

琵琶湖の面積は約669㎢であり、日本一の面積を誇ります。また、最大水深は100mを若干超え、103.6mほどあり、平均にしても40mよりも若干深いので結構深い湖とも言えます。

また、滋賀県の面積は4,017㎢程なので滋賀県全体のほぼ6分の1ほどであることが分かります。

琵琶湖からは淀川が流れており、この川は75kmほどと比較的短いが流域面積は非常に広い川であり、流域面積に至っては日本の川でも有数の広さを誇ります。

このように湖から流れる有名な川としては他に諏訪湖から流れる天竜川があり、川の長さに至っては天竜川のほうが圧倒的に長く、天竜川は日本の川の中でも有数の長さを誇ります。

そして、筆者は諏訪湖、琵琶湖の両方を訪れたことがありますが諏訪湖の面積は13.3㎢と狭いため、湖の全貌を見渡すことができます。

また、琵琶湖は大津から見ると淀川の源流が見えますがあまり見ごたえが無く、彦根から見るとかなり広大な琵琶湖を見ることが出来るため琵琶湖を見るなら彦根から見ることをお勧めします。 

 

また、他の湖と比較すると日本で二番目に広い湖は茨城県の霞ヶ浦であり、面積は220㎢と大幅にダウンします。また、霞ケ浦は水深が非常に浅い湖であり一番深いところでも10mもありません。

三番目に広い湖は猪苗代湖ではなく北海道にあるサロマ湖であり面積は151.6㎢です。ちなみにこの湖は汽水湖(海水と淡水が混じり合っている)の中では最大の湖であり、霞ケ浦と同じく水深は浅く、最深部でも20mほどしかありません。

そして、次にいろい湖こそが猪苗代湖であり、猪苗代湖は福島県にあることで有名であり面積は103.2㎢とかろうじで100㎢を超えています。また、水深は琵琶湖に匹敵するほど深く、平均で51.5m、最大で94.6mもあります。

これらのことより面積では猪苗代湖は霞ヶ浦やサロマ湖を下回っているが水量では余裕で上回っていることになり、海から遠い湖ほど水深が深い傾向があります。 

 

ちなみに琵琶湖と淡路島は似たような形をしていることで有名であり、面積も比較的似ているもののどちらが広いかと言うと琵琶湖であり、淡路島の面積は592.6平方キロメートルと琵琶湖の9割弱程度の大きさであります。

 

余談ではあるが世界の人類を一カ所に集めると琵琶湖にちょうど埋まると言われています。

更に余談だが佐渡島は琵琶湖より広いです。

そして、琵琶湖には固有種が多く、ビワコオオナマズ、イワトコナマズ、ビワマス等が生息しています。

  

 

 

2. では、日本一深い湖は?

日本一広い湖は琵琶湖で有名ですが深い湖はあまり知られておらず、日本一広い湖は田沢湖です。 

田沢湖は秋田県にある湖で面積は日本で19番目に広く、その割には25.75㎢とあまり広くはありません。

しかし、この湖の水量は霞ヶ浦よりも余裕で多、その理由は言うまでもありませんが湖の深さが極めて深いからです。

では、その深さと言いますと平均280m、最大423mと他の湖の深さを圧倒しており、

水量に関しては日本の湖の中でも有数の多さを誇っています。

 

 

 

3. 塩分が濃すぎる湖、死海

ここからは世界の湖の話に移っていきたいと思います。

初めにアラビア半島の北西部にある死海について話していきたいと思います。

死海は名前に海と言う字がありますがここで書いているので当然海ではなく湖であります。

そして、何故海と言う物騒な名前になったかと言いますと塩分濃度が異常に濃く生命が住めない湖だからです。 

そして、名前に「海」と言う文字があるように面積はかなり広く、約940㎢もあり、琵琶湖の面積よりも余裕で広いです

しかし、これほど面積が広いのにもかかわらず世界の湖の中では特に圧倒するような広さではなく、世界には死海よりも広い湖が多数あります。

 

次に死海の塩分濃度が極端に高い理由について書いていきたいと思います。

死海の塩分濃度が非常に濃い理由は死海に対して川から水が流れてくるだけであり、川から一切外に水が出ていかないからです。

つまり、死海の水は蒸発する以外で外に出ていかないために蒸発によって水の量は減るが塩分の量は減らないために塩分が凝縮され、塩分濃度がどんどん濃くなってきます。

また、標高が異常に低く、湖面での標高はマイナス418メートルであることも塩分濃度が濃いことと関係しています。

ちなみに塩分濃度は海水の10倍もあり、密度も海水が水の1.03倍程度に対して死海の水の密度は1.33倍程度に及びます。

このため死海には大きな浮力がかかり、死海では決して沈むことは無い上に有毒生物も生息していないため泳ぎには最適とも言えます。

しかし、濃すぎる塩分濃度は健康には明らかに悪いので長時間の水泳は控えたほうが良いです。

 

 

 

4. 世界一広い湖

ここでは、世界一広い湖について書いていきたいと思います。

世界一広い湖はカスピ海であり、こちらも「海」と名前にはあるがれっきとした湖であります。 

カスピ海は中央アジアと東ヨーロッパの間にある湖であり、面積は何と374,000㎢あり、この面積は日本の領土に匹敵するほどの広さを誇ります(日本の国土面積は378,000㎢ほど)

ちなみに琵琶湖の約543倍も広く、この面積はやはり世界中にあるどの湖の面積をも圧倒しております。

また、深さも深く、平均水深こそ187mと田沢湖より浅いですが最大水深は1,025mと田沢湖の倍以上深いです。

当然ここまで広いと外観はもはや海と言っても過言ではなく、実際に湖畔にある都市では海のように扱われております。

ちなみに水面の標高はマイナス28mと低く、この湖も死海同様に塩湖であります。

 

余談だが世界第二の湖はアメリカの五大湖のスペリオル湖で82,200㎢とカスピ海と比べるとかなり狭いですが広いことには変わりなく、北海道程の面積を誇り、淡水湖においては世界一の広さです。

そして、三番目に広い湖はアフリカ大陸に位置しているヴィクトリア湖であり、面積は68,800㎢とかなり広大な面積を占めており、当然アフリカ大陸ではナンバーワンの広さを誇ります(ちなみに淡水湖)。

 

 

 

5. 世界一深い湖

最後に世界一深い湖について書いていきたいと思います。

世界一深い湖はシベリアに位置するバイカル湖であり、この湖は三日月型をした非常に広大な湖であり、そして非常に深いことで有名であり何と平均水深ですら744.4mもあり、最大水深は1,642mに及びます。

この深さは深海レベルとも言え、最深部での圧力は金星の大気圧すら超えており、もしかしたら深海魚みたいな生物がいる可能性もあるとも考えられます。

 

ちなみに当然と言えば当然だが面積も広く、31,494㎢もあり、広さの面でも世界有数の湖と言えます。

 

また、この湖は淡水湖であり、氷を除く淡水の17~20%はこの湖にあります。

しかし、シベリアにあるということで緯度はかなり高いため、気温はかなり低く湖水が凍ってしまう時期も結構あります。

 

 

 

このように世界中には面白い湖がたくさんあり、観光に行く際の基準に考えてもよろしいと思います。

 

 

 

一応海の密度に関しての関連記事を載せたいと思います。

www.rigelultragiant.com

 

 

 

南極が寒いわけ 北極は海の上にある氷だが...

南極は北極とは異なり大陸がきちんとあり、大陸の上に厚い氷がかぶさっている地形をしています。

それ故南極と北極では同じ高緯度帯でも気候は結構異なり、南極は北極以上に謎の多い場所であります。

そして、今日はその南極について書いていきたいと思います。

 

 

 

1. 南極とは

南極は北極と違い、海の上に氷が浮いているだけではなく南極大陸と言う大陸の上に分厚い氷が覆いかぶさっています。

そして、南極大陸は大陸としては狭いほうだが日本の国土面積よりははるかに広く、オーストラリア大陸よりも広、その面積はおよそ1,400万㎢と日本の国土面積の30倍以上広いですがロシア連邦よりかは狭いです。

余談ではあるが南極大陸は下降気流が生じやすい緯度に位置しており、めったに降水が起こらなく、非常に乾燥をしているため世界一広い砂漠であり、一般的に言われている世界一広い砂漠のサハラ砂漠(日本の国土面積の27倍)の大きさを凌いでいます。

一般に砂漠が形成されやすい緯度、つまり下降気流が生じやすい緯度は北緯20~30度と極地であり、北緯20~30度では太陽光が強く当たるため、暑く乾燥した一般的に砂漠と呼ばれる状態となっておりますが極圏の砂漠は太陽光が弱いために氷の砂漠となるのです。

 

これはさておき南極の気温は言うまでも無いが異常に低く、海岸沿いの気温はプラスに達することがあるがそれでも10℃以上になることは決してなく、南極点にいてっては永遠に気温はマイナスであります

それに加え、南極の最低気温は極端に低く、2010年8月10日に何とマイナス93.2℃を観測しました。

この温度は当然ではあるが地球史上で一番低く、水銀が固体金属になるのは言うまでもなく、二酸化炭素が余裕でドライアイス化するほどの気温です。

南半球では6月20日ぐらい、つまり北半球で言う夏至の日に太陽が最も低くなり、この時になると太陽が一日昇らない、所謂極夜となる地域が非常に増えます。

つまり、南極は南半球の冬になると太陽が出ない期間が増え、南極点では太陽が半年間も出ないために気温が下がり続けます。

ちなみに南極大陸は全大陸の中で最も標高が高く、その理由は平均の厚さ1.6kmもの氷に大陸が覆われているからであり、この氷の厚さは東京スカイツリー2.5個分に相当します。

 

 

 

2. 南極は何故寒い?

次に南極が寒い理由について書いていきたいと思います。

その理由として挙げられることとして真っ先に挙げられることは緯度が高くなればなるほど太陽の北中高度(南緯23.4度よりも南だと太陽は常に北中する)が小さくなっていくからです。

赤道では太陽は真上に昇ってくるため太陽から光を多量に受けますが南極や北極では太陽の光と地面との傾きが赤道と比較すると大きく、太陽からエネルギーを多く受け取れ取れません。

f:id:DS930810:20170816214511j:plain

このように赤道の春分、秋分では太陽が直角に当たるが同じ時期の南極では30度を切る地域が非常に広いです。

エネルギー量は赤道の量をEとするとEcosθ (θは緯度)となり、緯度が60度だと赤道の半分しか受け取れません。

そして、地球の地軸は23.4度も傾いているので夏至(南半球では12月)の時は23.4度太陽が高くなるが冬至の時は太陽が23.4度低くなります。

このことより春分、秋分の時に太陽との最大高度が23.4度の地域では冬至の時になると太陽の最大高度が0度、つまり昇らなくなるため南緯66.6度以上では極夜となる日が出てきます。

要するに高緯度になればなるほど太陽との角度が小さくなり、

更に冬になると

  • 太陽の北中高度が極めて低くなる
  • 昼の長さが極端に短くなる
  • 場合によっては太陽が出ない

などの要因が発生し、結果として気温が極端に低下し、例え太陽が長期間当たっている夏でも太陽の北中高度は小さいため気温はそこまで上がりません。

これが高緯度になればなるほど寒くなる理由ですがこれだけだと南極と北極は同じ気温となるはずですが実際には南極のほうが低温です。

 

では、何故南極は寒いかと言いますと南極は先ほど書いた通り、標高が高く、標高が100メートル高くなれば気温が0.6度下がるために南極はより一層寒くなっております。

実際にアフリカ最高峰であるキリマンジャロ赤道付近に位置しているのにも関わらず冠雪しており、アフリカのサバンナからは冠雪したキリマンジャロを観測することができます。

つまり、南極の標高は高いが北極の標高は低く、この標高差が南極の気温をより下げている要因となっています。

 

更にこれ以外にも非常に重要な理由があり、南極大陸はご存知の通り大陸であり、内陸に行けば行くほど気温が下がり、本当の内陸である南極点では気温が1年はおろか30年以上プラスに達することはありません。

内陸に行けば寒くなる理由は海から遠いからであり、海は気温の変化を和らげる傾向があるからです。

日本の有名どころでは甲府が挙げられ、甲府の夏の気温はとんでもなく高いが冬になると逆にとんでもなく下がります。それは甲府の場所が海と比較的離れているからです。

 

これらの3つの要因が重なることで南極は寒く、特に海から離れている南極点では時に二酸化炭素が凍るほどの温度になってしまいます。

 

 

 

3. 南極大陸と海面上昇

南極大陸は先ほども書いたように陸の上に氷が乗っている大陸です。

北極は単に海の上に氷が浮いているだけで、氷が溶けてもあまり影響はないが南極大陸の場合ですと今まで陸の上にあった氷が海の中に入り込むことで海の水の量が増えます。増えたら当然水面の高さも上昇し、ツバル等の標高の低い国は水面下に沈んでしまいます。地球温暖化によって増える水面とは南極の氷のことだったのです。

f:id:DS930810:20170816220827j:plain

更に南極の氷は非常に多量にあるため、南極の氷がもし全て溶けてしまうと地球の海面は異常に上昇し、千葉県あたりは簡単に水没してしまいと考えられます。

 

地球温暖化の脅威は南極大陸にもあったのです。 

 

 

 

関連記事

地軸に関しての記事

www.rigelultragiant.com

 

温暖化に関しての記事

www.rigelultragiant.com

 

 

狭い日本と広いアメリカ アメリカは想像以上に広かった...

今回は日本とアメリカの面積と人口について書いていきたいと思います。

ご存知の通り、日本の面積はあまり広くなく、アメリカと比較するとかなり狭く下手をすると1州の面積にすら負けている可能性もあります。

しかし、日本の人口はアメリカの40%強とかなり多いです。

 

1. 日本一広い県と北海道

日本で一番広い県は北海道...

と言いたいところだが北海道は県ではなく道であるので一番広い県は岩手県になります。

岩手県の面積は約15275㎢で日本の都道府県の中では北海道と共に15000㎢以上の面積を持っていますが北海道の面積と比較すると狭いと言いざるを得ません。

ちなみに、10000㎢以上の県は福島、長野、新潟、秋田、岐阜であり、東北地方の県が多い傾向にあり、糸魚川静岡構造線よりも西に位置する県は岐阜県しかありません。

 

そして北海道の面積はと言うと 83424㎢もあり、この面積は日本の面積の約22パーセントを占めており、二番目に広い岩手県の約5.46倍の面積を誇ります。

ちなみに下が日本の都道府県の面積ランキングであります。(単位は㎢, 2014年)

f:id:DS930810:20170720191246p:plain

 

 

 

 

2. 北海道の人口は?

北海道は面積は群抜きで広いものの人口はと言うとそこまで多くなく、東京都の半分も人口がおらず、北海道の人口は日本の中では8番目であり、北海道よりも人口の多い都府県は東京都、神奈川県、大阪府、愛知県、埼玉県、千葉県、兵庫県です。

総合的に見ますと首都圏が多く含まれている傾向があります。

 

北海道の人口と言いますと535万人程であり、面積が飛びぬけて広い割にはそこまで多くなく、面積が広い都道府県の人口は比較的小さい傾向があります。

つまり、日本の県は面積の広い県、人口の多い県の2つに分けられており、

現に東京都、大阪府、神奈川県は面積は相当狭いほうであります。

ちなみに日本の都道府県の人口ランキングは以下のようになっております。(2016年)

f:id:DS930810:20170720194549p:plain

 

 

 

 

3. アメリカの州と北海道

ここまでは日本の都道府県について書きましたが今度はアメリカの州と比較していきたいと思います。

アメリカには50の州があり、一番広い州は言うまでもなくアラスカ州で

面積は1,717,854㎢もあり、日本の面積を軽く上回っています(日本は377,972㎢)。

 

そして、日本の面積よりも広い州はアラスカ州以外にないように思われますが実際は日本よりも広い州は存在し、テキサス州、カリフォルニア州、モンタナ州は日本よりも広く、面積はテキサス州が695,622㎢、カリフォルニア州が423,971㎢、モンタナ州が380,837㎢です。

 

 では、人口のほうはと言うとテキサス、カリフォルニア州の人口は東京の人口を軽く上回っており、特にカリフォルニア州の人口は全米1であり、4000万人程です(2011年)。

ちなみにテキサス州とは裏腹にモンタナ州の人口は非常に少なく、100万人ほどしかいません。

更にアラスカ州はもっと少なく、島根県程度の人口です。

 

では、北海道の面積はアメリカの州と比較するとどれぐらいになるのでしょうか? 

実はと言うと狭いほうであり、50州の中に入れると40番目にしか広くなく北海道よりも広い州は39州もあります。

つまり、日本の都道府県の中では圧倒していた北海道もアメリカの州と比較すると小さい一つの目立たないものになってしまい、アメリカの広さがうかがえます。

ちなみに二番目に広い岩手県はコネチカット州、デラウェア州、ロードアイランド州以外に負けており、アメリカの殆どの州の面積が10,000㎢を超えていることが分かり、

10000㎢以下の州はデラウェア州、ロードアイランド州だけしかありません。

 

アメリカはこのように面積が広いために移動するのにかかる時間は日本とは比較にはならず、車が必須になり、日本とは全く感覚が異なる上に時差も大きいので気を付けたほうがよろしいです。

 

 

 

 

絶対等級の距離が32.6光年の訳 理由は1パーセクだと近すぎるから

今回は絶対等級について書いていきたいと思います。

恒星は地球から見ると太陽よりも圧倒的に暗く見えますがその理由は太陽以外の恒星が光年単位で離れているからであり、実際の明るさは太陽よりも明るい恒星が多いです。

そして、本当の明るさを示すために使われているのが絶対等級であります。

 

1. 絶対等級と距離

絶対等級とは恒星を約32.6光年先に置いたと仮定した時の等級であります。

つまり、この条件だと星の本当の明るさを知ることが出来るがここで何故32.6光年と言う微妙な距離を用いるのでしょうか?

その理由は恒星までの距離は年周視差を用いて測られるからであり、年周視差を用いた距離で考えることが天文学の基本となっているからです。

※年周視差については下記の記事を参照にしてくださいwww.rigelultragiant.com

 

そして、年周視差1秒の距離のことを1パーセクと呼び、年周視差が小さくなるほど距離は伸びます。

ちなみに1パーセクは

149,600,000 (km) ÷ tan(1/3600)° = 3.0857215 × 10^13 (km)

となり、この距離を光年で表すとおよそ3.2616光年となります。 

 

このことより1パーセクはおよそ3.26光年となるわけであり、光年をも超える相当な距離になりますが実はこの距離でも近すぎて基準には使えません。

何故なら太陽系に一番近い恒星でも4.24光年(Proxima Centauri, Alpha Centauri C)離れている、つまりどの恒星も1パーセクよりも離れているため、基準値(3.26光年)に置くと近づきすぎて必要以上に明るい数値になるからです。

そこで天文学者は1パーセクの10倍の距離である10パーセク(32.616光年)を基準の距離にすることを考えました。

このようにすれば恒星が過剰に近づくことも無く、ある程度適度な明るさとなると考えたからです。

まあ、夜空に見える恒星の大半は32.6光年以上離れていますが...

 

けれども32.6光年よりも近い恒星は明るい星の中にもあり、1.5等星以上の星の中には

リギルケンタウルス、シリウス、プロキオン、アルタイル、ベガ、フォーマルハウトの

6星があり、全一等星の内の7分の2も占めています。

ちなみに二等星(1.5~2.5等級)の中には10パーセク以内に存在する星は1つも無く、一番近い星のデネボラ(2.14等)でも36光年離れています。

 

 

 

2. 絶対等級の求め方と恒星の絶対等級

ここまでは絶対等級の基準値の説明でしたが今度は絶対等級の求め方について書いていきたいと思います。

恒星の明るさは5等級変わると100倍変わる、つまり1等星は6等星の100倍も明るいこととなります。

そして、夜空に輝く星はもちろん32.6光年先にあるものはほとんどなく、

肉眼で観測できる星の距離は4.37光年から12,700光年と非常に幅が広いです。

 

そして、様々な距離にある恒星を32.6光年先に持ってくることは当然不可能であり、あくまで32.6光年先に持ってきたと仮定することしかできません。

そこで恒星の距離と地球からの明るさから絶対等級を求めることになりますがこの計算式について書いていきたいと思います。

その計算式とは

(恒星の地球から見た明るさ) - 5×log(恒星までの距離/10)

で求めることができ、ここでの距離はパーセクであります。

 

また、光年を用いたいときは

(恒星の地球から見た明るさ)

- 5×log(恒星までの距離/32.616)

となり、赤字の単位を光年にすればよいだけです。

 

勿論この計算式は太陽や地球から肉眼で見えない恒星にも適用でき、恒星の絶対等級は可視光で17等~マイナス10等にまで収まります。

 

ここで例を挙げたいと思います。

まず太陽の絶対等級は視等級マイナス26.74、距離は光年にすると0.00001581光年であるため、

-26.74-5×log(0.00001581/32.616)≒4.83

となり、32.6光年も離すと肉眼では見えることは見えるものの視力が非常に良いかつ光が無い夜ではないと見ることは不可能なほどの明るさにまで下がります。

 

そして、シリウスの場合はマイナス1.47等、8.6光年なので絶対等級は

-1.47-5×log(8.6/32.616)≒1.42

となり、こちらはギリギリ1等星で観測することが可能です。

 

更に強大な絶対等級を持つことで有名なリゲルは0.13等、863光年より

0.13-5×log(863/32.616)≒-6.98

となり、地球から見える金星の明るさを軽く超え、シリウス(勿論地球からの)の100倍以上の明るさで観測することが出来ます。

 

勿論本物の恒星はこの距離にあるわけではなく、あくまで机上の空論となるわけですが...

 

 

 

3. 10パーセク以外に置きたい場合は

ここからは余談になりますが恒星を10パーセク以外に置いた場合の明るさを求めたい場合の計算式について書いていきたいと思います。

その方法は簡単であり、10パーセク(32.616光年)の所を求めたい距離に置き換えればよいだけです。

つまり

(恒星の地球から見た明るさ)

- 5×log(恒星までの距離/求めたい距離)

を計算すればよく、

例えばリゲルをシリウスの位置に持ってきたときの明るさを求めたい場合は

リゲルの視等級-5×log(リゲルの距離/シリウスの距離)を計算すればよく、答えは

0.13-5×log(863.8.6)≒-9.88

となり、この明るさは金星の最高光度の100倍以上もあります。

逆にシリウスをリゲルの位置に置いたら肉眼で観測することが出来なくなりますが...

 

 

このように恒星の距離さえ知っておけば他の恒星の位置に置いたときの明るさを知ることができ、天文学への関心も上がると思います。

天体の記号, 金属, 神様

今回は以前削除した記事の内容を若干変えた記事を書いていきたいと思います。

※ネタ切れ感が相当あるため

その内容とは惑星記号のことであり、惑星記号には惑星以外にも太陽や月に当てはまる記号もあります。

初めに太陽と月を紹介した後に惑星に移っていきたいと思います。

 

1. 太陽と月

f:id:DS930810:20171106200322j:plain

左の記号が太陽の記号であり、そして右の記号が月の記号であります。

月の記号は三日月の形を表しており、分かりやすい物のその割にはあまり使われている記号はありません。

その一方で太陽の記号は丸の中に点がある形状をしており、実はこの記号は天文学でよく使われています。

では、どのような時に使われているかと言うと他の恒星の直径、質量、光度を表すときに用いられ、

例えばシリウスの半径、質量、光度はそれぞれ太陽の1.68倍、2.02倍、23倍なので

1.68 R☉ 2.02M☉ 23L☉

のように使われ、Rは半径(Radius)、Mは質量(Mass)、Lは光度(Luminous)であります。

ちなみに大きさは

R☉ = 696,000 km

M☉ = 1.989×10^30 kg

L☉ = 3.839×10^26 W

であります。

 

 

 

2. 地球型惑星

今度は地球型惑星について書いていきたいと思います。

地球型惑星は水星、金星、地球、火星であるので左から書いていくと

f:id:DS930810:20171106201356j:plain

このようになっており、水星のマークは2匹の蛇が絡んだ杖を表しており、杖の名前はケーリュケイオンと言います。

そして、金星の記号は手鏡の形を表しており、この記号はヴィーナスのシンボルでもあります。金星はヴィーナスとされているために記号もこのようになっております。

地球の記号はと言うと丸の中に十字が入っている形であり、この形の由来は地球の丸と経線と緯線が由来だとも言われております。

最後に火星の記号について書くと、この記号の丸は盾を表しており、矢印は槍を表しており、この2つを合体させて盾と槍を表しております。

 

ここで気づいたかもしれませんが火星と金星の記号はかなり目にすることが多く、

火星の記号はオス、金星の記号はメスを表す記号であり、

何故惑星記号が性別の記号に使われたかと言うとスウェーデンの性別学者のカール・フォン・リンネが植物の分類をするときにオスに♂、メスに♀の記号を使ったからです。

 

カール・フォン・リンネは1707年5月23日に生まれ、分類学の父と呼ばれるほどの偉人であり、現在生物学で用いられている網、目、属と呼ばれる上位の分類の単位をもうける等の生物学の基盤となるものを考案した実績を持っています。もしもカール・フォン・リンネがいなければ生物学の発達や様式が現在とは大きく異なっているのは確実で、カール・フォン・リンネは生物学における第一人者であることに疑いはありません。

また、息子も著名な生物学者であり、カール・フォン・リンネ(父)のほうは大リンネと呼ばれています。

このように生物学者の中でも最も偉大な人物であるリンネは植物の分類をするときに何故♂♀記号を使ったと言いますと火星は軍神マルス(当然男)を意味しているので♂金星は美の女神ヴィーナスを意味しているので♀を使いました。

おそらくこのようにしたほうが便利だと考えたのでしょう。

これらの記号はリンネの偉業があったのも後押ししたのか他の生物学者も用いるようになり、やがて現在に至ります。

まあ、現在となっては元の由来は忘れられており、性別の記号のイメージしかわいてないでしょう。

 

ちなみに水星の記号も性別記号として使われており、意味は雌雄同体であり、この条件に当てはまる生物にはカタツムリがおります。

しかし、この記号は現在では廃れてしまい、性別記号としては使われなくなったので♂と♀のみが残ってしまった状態になってしまいました。

 

 

 

 

 

3. ガス(氷)惑星

最後に地球よりも大きい惑星について書いていきたいと思います。

地球よりも大きい惑星は木星、土星、天王星、海王星があり、

これらの惑星は岩石の核にガスが取り巻いている構造をしており、ガス惑星と呼ばれてきたが最近の研究では天王星と海王星はガス惑星と言うよりも氷惑星と呼ばれてきています。

惑星記号は左から木星、土星、天王星、海王星であります

 

f:id:DS930810:20171106202853j:plain

まず、木星について書いていきたいと思います。

木星の記号は形状から数字の4が由来となっているという説もあるがこれは全くのデタラメとしか考えられません。そもそも占星術の時代は想像を絶するほど昔であり、当然この時代には4なんて文字は無く、また、4の理由も地球を除いた惑星の中で太陽に4番目に近いというのが理由のようですが木星の距離は当然ながら最近判明したもので占星術の時代の人々が知っているわけがありません。

本当の意味は神の稲妻をモチーフにしていると考えられています。

 更に土星の記号も5をモチーフにしたと言われていますが言うまでもなくデタラメで本当の意味はをモチーフにしています。

 

ここまでは古代より知られていた惑星ですが天王星、海王星の由来は何なのでしょうか?

天王星と海王星はたがたが数百年前に発見された惑星なので記号もその時に作られたものであり、英名のUranus、Neptuneもあくまで今まで使われなかった神の名称を英語表記したものであり、これが日本語訳をされて天王星、海王星となったのです。

 

 

天王星の記号の由来は実は伝統性など全くなく、発見者であるウィリアム・ハーシェルハーシェルのHが由来であります。

その一方で海王星は海の神ネプチューンが海王星の英名なのでネプチューンの持ち物である3つ叉の槍が由来となっています。

 

 

 

4. 惑星の神と金属

ここまでは記号について書きましたが今度は惑星の由来となった神様と金属について書いていきたいと思います。

f:id:DS930810:20171106204127j:plain

このようになっており、ここでの神様はローマ神を示しております。

そして、金属のほうを見てみると水星は水銀となっておりますが実は水銀の英名と水星の英名は同じマーキュリー(Mercury)であり、由来も同じであります。

さらに金銀銅3つの金属が惑星にはあり、それぞれ太陽、月、金星を示しています。

また、地球の緑青と言うのは錆びた銅のことでありますが赤錆びみたいに有害な錆ではなく、むしろ他の錆びを防ぐ有益な錆であり、大仏の表面にあるものと覚えておけばよいです。

 

そして、木星は錫(すず, 原子番号50)、土星は鉛であり、これらは共に14族原子(炭素と同じ)原子であります。

また、天王星は白金であり、かなり高価な金属でありますが海王星には金属が対応していません。

 

 

焼け石に水とは本当のことなのか 実際に計算してみると...

この世の中には焼け石に水と言うことわざがあります。

意味は「焼け石に水を少しばかりかけてもすぐ蒸発してしまうことから》努力や援助が少なくて、何の役にも立たないことのたとえ

であります。

※デジタル大辞泉を参照

 

そして、今回は石と水の比熱に着目し、このことわざがどれぐらい当たっているかを検証していきたいと思います。

 

1. 比熱と蒸発熱

水は常温常圧下の液体の中では最も比熱が高く、その比熱は4.184 J/(g ℃)であります。

ここで、比熱について簡単に説明すると比熱とは

「1gの物体の温度を1℃上げるのに必要なエネルギー」のことであります、

つまり、水1gの温度を1℃上げるにに必要なエネルギーは4.184 Jであり、4.184 Jのエネルギーを水1gに加えると温度が1℃上昇するわけです。

そして、反対に4.184 Jのエネルギーを水1gから取り除くと温度は1℃低下します。

 

また、温度の違う2つの物体を接触させると温度が高い物体から温度の低い物体へ熱が移動し、最終的には温度が等しくなります。

 

また、水の温度が100℃に達すると温度を上げるのに使われていたエネルギーが水を水蒸気にするのに使われ、全ての水が水蒸気になるまで温度は100℃で一定となり、

水が全て水蒸気になると水蒸気の温度が上がります。

つまり、この世の中には圧力を強くするなどの操作をしない限り100℃以上の水は存在しないということになります。

※圧力を強くすると沸点が上昇し、100℃以上になっても水の状態のままでいられ、

また、水に食塩などを溶かした場合も沸点が上昇します。

 

これらのことをまとめると水を蒸発させるのに必要な操作は

水の温度を100℃まで上昇させる→水を水蒸気にする

の二段階であり、この操作を終えると水が全て水蒸気になる、要するに液体の水が無くなることとなります。

 

ちなみに100℃の水1gを水蒸気に変えるのに必要なエネルギー、即ち蒸発熱は常圧下では2.257 kJ/gであり、比熱と比較すると小さい値になっております。

 

つまり、1gの水を蒸発させるのに必要なエネルギーは水の温度とT℃とおくと

(100-T) × 4.184 + 2,257 =2675.4 - 4.184T (J)

となります。 

 

 

そして、今度は石について検討します。

ここで使う石を花崗岩とおくと比熱は0.840 J/(g ℃)であるので今後はこの値を用いていきたいと思います。

花崗岩の融点は1250℃程であるが、実際に焼け石と言ってもそこまで温度が高いわけではないので物質が赤熱し始める温度の1,000℃であると仮定します。

 

ここまで条件をそろえたので実際に検証していきたいと思います。

 

 

 

2. 検証すると

ここまで様々な条件を書きましたがまだ足りないパラメーターが存在します。

そのパラメーターとは

  • 水の質量
  • 水の温度
  • 花崗岩の質量

の3点です。

ここで水の温度を飲料水の最適温度である10℃、花崗岩の体積を1,000㎤と置きます。

花崗岩の密度は2.75g/㎤であるので花崗岩の質量は2.75kgとなるので、花崗岩はこの質量を採用します。

そして、花崗岩の最終温度は水の最高温度である100℃と置きます。

 

ここまで条件がそろったので早速検証していきたいと思います。

初めに水1gが100℃の水蒸気になるのに必要なエネルギーを求めていきたいと思います。

水1gを100℃の水蒸気1gにするのにかかるエネルギーは2675.4 - 4.184T (J)

であるのでTに10を代入すると2633.56 Jとなり、このエネルギーこそが水1gを水蒸気に変えるのに必要なエネルギーとなります。

このエネルギーは当然花崗岩からもらい、花崗岩のほうは逆にこのエネルギー分だけ下がる、つまり温度も下がると言う訳です。

 

そして、1,000℃の花崗岩2.75kgを100℃にまで下げるのには

2750 g × (1,000-100) ℃ × 0.840 J/(g ℃) = 2,217600 J = 2.079 MJ

もかかり、このエネルギー量を2633.56 Jで割った時、必要な水の量が割り出されます。 

その答えは2.079 ×10^6 / 2633.56 ≒ 789.4 g

となり、1リットルのペットボトル1杯分にも満たない水で蒸発させることが可能となります。

 

 

 

3. パラメーターを変えると

ここまでの話を見ると結構大きい石を100℃に冷やすのにかかるのに必要な水の量はあまり多くないがパラメーターを変えるとどうなるかについて書いていきたいと思います。

 

3.1 水の温度を高くすると

今回の検証では水の温度を10℃と置いたがこれが100℃の時はどうなるのでしょうか?

10℃の時は1g当たり2633.56 Jで100℃の水蒸気になったが

100℃の時は気化熱のみ、つまり2257 Jで100℃の水蒸気になります。

もし、この温度で焼け石の温度を100℃にするならば921.1gの水で足り、

この量は10℃の時と比較しても1.17倍程度にしかすぎません。

この理由は気化熱の大きさは非常に大きく、比熱の大きさの約540倍にも及び、

水を0℃から100℃に上げるのに必要なエネルギーの5.4倍ものエネルギーを有します。

 

 

3.2 花崗岩が重くなると

先ほどは花崗岩の質量を2.75kgと置いたがこの質量を2倍の5.50kgにしたいと思います。

この時の水の温度を10℃とおくと、必要な水の量は

5500 g × (1,000-100) ℃ × 0.840 J/(g ℃) = 4158000 J = 4.158 MJ

4158000 ÷ 2633.56 = 1578.85 g

...単純に2倍になるだけです。

 

 

3.3 温度が下がると

今度は温度を下げてみたいと思います。

花崗岩の質量を2.75kg、水の温度を10℃と置き、花崗岩の温度を800℃とおくと

2750 g × (800-100) ℃ × 0.840 J/(g ℃) = 1.617 MJ

1617000 ÷ 2633.56 =614.00 g

とそこまで減らないものの温度が下がれば下がるほど必要な水の量は減り、

実はこの状況でも直線状に必要な水量は減少、つまり、質量と同じようになります。

 

 

 

4 結論

以上のことより、水の温度が上がってもそこまで影響は出ないものの温度が高くなると直線状に必要な水の量は増え、更に質量が2倍になると必要な水の量も2倍になるが

温度が高くなると石が溶岩になり、もはや焼け石にならないので重要なパラメーターは

岩石の量であることが分かります。

 

ちなみに10℃の水789.4gで2.75kgの花崗岩1,000℃を100℃にまで低下させることが出来るため、焼け石に水と言うことわざは間違っているとも言える。

何故ならあくまで「焼けであり、「焼け岩」ではないためそこまで石の量も必要ではないからです。

しかし、ことわざの意味には少量の水と言う言葉があり、この量がどれほどであるかによっては正しいと考えられる可能性もあります。

 

いずれにせよ、焼け石1gの温度を水の沸点程度に下げるのに必要な水の量は1gを超えることは絶対にありませんが...

 

 

 

一応火事の対処法に関する記事ですwww.rigelultragiant.com

 

密接な関係がある緯度と経度 そして、自転速度は赤道が一番速い

現在の所かなりネタが切れてきているので以前書いた記事と似たような内容になってしまいますがすみませんがご了承お願いします。

そして、今回書く内容は緯度と経度についてであり、緯度はご存知の通り南北を、経度は東西を示します。

 

1. 緯度とは

緯度は南北を示す尺度であり、南北に90度ずつ存在しております。

そして、一見緯度何十度と言われてもはっきりとは分かりませんがこの角度は

その地点と地球の中心、そして赤道とが何度ずれているかを表す角度のことであり、

平面図で表すと赤道と極を結ぶ直線の半分に達しています。

f:id:DS930810:20171105194555j:plain

このように平面図で表すと赤道の端と円の中心、そしてある地点が作る角の大きさがある地点の緯度を示しており、平面的に見ると緯度が高くなればなるほど範囲が狭く見え、緯度60度以上の面積は相当小さく見えます。

 

このように見ると緯線の長さは緯度が大きくなればなるほど短くなっているように見えますがあくまでこれは平面上の話なので実際の緯線の長さはどの地点でも等しいです。

例えば北緯0~1度までの長さと北緯89度から90度までの長さは等しく、その長さは南極点と北極点を通る地球一周分の線の長さ(39,940.7 km)を360等分した長さ、

つまり110.95 kmほどとなり、緯度1度あたりの長さはどの地点でも110.95 kmとなります。

※地球は楕円形なので実際の長さは若干異なります。

 

ちなみに平面体で考えると緯度が高くなればなるほど平面体で見た上方向には伸びづらく、この理由は3次元で考えると奥行きが出来、緯度が高くなるほど奥に移動するからです。

f:id:DS930810:20171105200512j:plain

 

そして、緯度の高さは太陽との角度、及び昼夜の長さに影響し、緯度が高くなればなるほど太陽が低い角度からしか照り付けず温度が下がるようになり、

また、太陽との角度が月によって大きく変化するので気候は極端になります。

そして、気候だけではなく昼夜の長さにも影響し、赤道だと年がら年中12時間12時間ですが緯度が高くなればなるほど長さが大きく変わり、夏には昼が長くなるが冬になると短くなります。

この原因は地軸の傾きが原因であり、このことにより太陽が直角に当たる緯度は北緯23.4から南緯23.4度まで変化するので北半球と南半球では季節が逆転します。

北緯23.4度に直角になる6月は北半球では夏だが南半球では冬になる、

当然南緯23.4度に直角の時は季節は逆転する。

ちなみに最暖月と最寒月が2カ月ほどずれる理由は空気の温まりやすさが鈍いため。

つまり、8月が最も暑く2月が最も寒くなる。

 

参照記事ですwww.rigelultragiant.com

 

 

 

2. 経度

緯度と来たならば次は経度について書いていきたいと思います。

経度は東西を測る尺度であり、緯度が南北90度しかないのに対し、

経度は東西180度あります。

そして、経度0度はイギリスのグリニッジ天文台を通る線であり、

そこから西は西経、東は東経と呼ばれています。

 

当然このままでは地球を一周してしまい、緯度0度の地点で西に40,075km進むと戻ってきてしまい、逆に東に進んでもまた元に戻ってしまいます。

このままでは西と東がごちゃごちゃになり、どこが最東端であり最西端であるかが分からなくなるのでグリニッジ天文台天文台の真逆の経線、つまり経度180度の地点が最東端であるかつ最西端であるようにしています。

 

そして、同経度の周囲の長さ、つまり同じ緯度の緯線の長さは当然ではあるが緯度が高くなればなるほど短くなり、赤道の長さは40,075kmであるが緯度60度での長さは半分になります。

つまり、地球の自転速度は緯度が高くなればなるほど遅くなり、北極点と南極点では自転速度が0となります。

 

ここで、緯度θ度では周囲の長さ、及び経度1度あたりの長さはどれぐらいかについて書いていきたいと思います。

f:id:DS930810:20171105203544j:plain

このように緯度30度地点の周囲の長さは意外にも赤道の長さと変わらなく、60度地点の周囲の長さも赤道の半分ほどであります。

しかし、緯度が増せば増すほど周囲の長さはどんどん短くなり、経度1度あたりの長さも短くなっていきます。

考え方は強引ですが世界一周を地球一周と考えるならば高緯度のほうが一周しやすいです。

 

そして、当然ではあるがどれほど緯度が高くなっても一日は24時間なので自転速度もだんだんと遅くなり、赤道では1,670 km/hほどですが緯度が高くなればなるほど自転速度も遅くなり、音速と釣り合う場所は北緯42.86度ぐらい、つまり札幌より若干南の地域で自転速度が音速と釣り合うようになります。

 

更に緯度を増すと自転速度もどんどん遅くなり、北緯89度では29.14km/hと全力疾走よりも少し早い程度まで下がり、これ以上緯度が高くなると早歩き、歩き程度となり、ついには0となります。

当然これらの地域で東から西に走ると時間を逆走することとなり、ある地点を超えるまでは時間が相対的に戻っていきます。

まあ、これほど緯度が高くなるとほぼ白夜と極夜の繰り返しとなるので太陽が逆向きに進むという現象は見られなくなりますが...

一応できるならば昼夜の長さが等しくなる秋分と春分の日に行えば太陽が逆走する現象が見られます。

限りなく緯度が高くなるので気温のほうが問題になりますが...

 

 

ここまで経度の話にも関わらず緯度の話になってしまいましたが経度と緯度には密接な関係があるのでご了承して下さい。

 

 

最後は日付変更線について書いていきたいと思います。

地球には時差があり、経度が15度ずれると1時間時間がずれ、東に行けば行くほど時間は早くなります。つまり、緯度が高ければ高いほど短い距離を移動しただけで時差が起こり、赤道では1,669km西に行くと1時間戻りますが当然緯度が小さくなると1時間当たりの移動距離も短くなり、先ほど書いたように極地方では非常に短くなります。

 

ここで、地球の自転速度と同じ速さで西に向かうといつまでも時間が進まなくなりますがこれを防ぐために経度180度の地点に日付変更線が引かれています。

日付変更線は西経から東経に行くときに一日早まり、逆に東経から西経に行くときに一日遅くなります。

f:id:DS930810:20171105210317j:plain

このようにイギリスのグリニッジ天文台が1月1日12時の時は東経180度付近では翌日の0時、西経180度では前日の0時となっております。

そして、世界中には標準時があり、日本の標準時は明石市を基準としており、プラス9時間となっています。

日本の領土は狭いため標準時は1つしかないが広い国には標準時が複数あり、それぞれのカ所で標準時が異なるため旅行に行く際はそこに気を付けなければなりません。

しかし、中国の標準時は広いのにも関わらず1つしかありません(+8時間)。

 

ちなみに日付変更線は東経180度上にあるわけではなく、形が若干...

と言うよりも結構歪んでおります、

この理由は日付変更線が領土にあると日付変更線を超えたすぐ隣の地域の時間が1日戻ることとなり、非常に混乱するためであるからです。