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『自然界をゆるがす「臨界点」の謎』広い分野から【臨界点】を集めた視点がユニークで、大変おもしろく読める。非日常な世界を楽しんではいかがでしょうか。

■自然界をゆるがす「臨界点」の謎■


【臨界点】【相転移】など普段身近に意識することのない世界と思っていたが、“水”が“氷”になったり、“水蒸気”になるのも【相転移】であり、水は身近なところで性質を変えている。生物、宇宙、環境、物理から経済まで広い分野で【臨界点】を集めたところがこの本の一番の特色で、ユニークな視点である。
そのなかで、生命生物に関係ある【臨界点】【相転移】は、読みやすく理解もしやすい。バッタ大発生の【臨界点】、生物大絶滅の【臨界点】、カンブリア爆発の【臨界点】などは馴染みやすく、興味を引くとともに、生命の不思議さを改めて感じてしまう。

異色なのは、【気候変動】。J・ハンセンとIPCC の内容が政治的に利用され、科学とは乖離していることが、大局的に書かれていて好感を持てる。「温暖化の原因はCO2」を前提にした議論、エコ運動が多いなか、科学的根拠をもとに行動すべきであることへの警鐘と感じた部分。
本題の【臨界点】としては【ミランコビッチサイクル】の解説と過去の気候変動データの読み方が秀逸。

副題に、『宇宙・生命・物質のすがたはこうして一変する』とある。
身近でありふれた物質が、ひとたび【臨界点】をくぐり抜けると、まったく別の性質をもつ物質に変貌する。身近な物に未知の世界がある。そんな世界をわかりやすく解説しているので、“ヘェー”という感じで気軽に楽しめる一冊です。
気になる記事をひろい読みしても充分楽しく、新たな知見に接することができる。
チョット、非日常的な世界を楽しんではいかがでしょうか。お薦めです。

(はじめにより)
『この世界に永遠は存在しない。すべてのものはいまあるところからどこかに向かって刻一刻と変化し、しばしば突如として大きく変質するかと思えば、ときには完全に崩壊してそれまでの姿を失う。それは、この世界には【臨界点:クリティカルポイント】と呼ばれる逆らいがたい瞬間が無数に散りばめられ、埋め込まれているからである。【臨界点】とは、変化の流れを突然停止させ、ときには逆行あるいは加速させ、またその流れを別の方向へ導いて、以前の状態の破壊と新たな生成を引き起こす現象の瞬間のことである。』




★詳細はこちら↓
自然界をゆるがす「臨界点」の謎

自然界をゆるがす「臨界点」の謎

価格:1,659円(税込、送料別)



金子隆一(かねこ・りゅういち)/木幡夫(こわた・たけお)/新海裕美子(しんかい・ゆみこ)/
ハインツ・ホライス/矢沢潔(やざわ・きよし)著
編集、制作:矢沢サイエンスオフィス
2009.08.25. 第一版第一刷
知りたいサイエンス061


★★★☆☆ 難易度
★★★★☆ 蘊蓄度
★★★★★ お勧め指数
★★★★☆ 保存版
★★★★☆ 編集、構成
★★★★★ 総合評価

 

◆《感銘・共感・知見の一文》◆

◎「【気候変動】の【臨界点】」 ★Keyword=【アルベド】【ミランコビッチ・サイクル】 P115
今話題の【温室効果ガス】【地球温暖化】についての記述があるが、とても冷静に分析し、大局的の捉えているところに大変共感する内容です。
ジェームズ・ハンセンの発言に端を発した【地球温暖化】【IPCC】報告などのデータ、未来予測に誤記があることがニュースにもなり、信憑性が揺らいできている。
 ハンセンが主張する気候変動暴走の【正のフィードバック】
「雪や氷で覆われた地域の【アルベド】の小さな変化でも地球の気温上昇の引き金になる。このプロセスは加速度的に進行し、太陽光を反射する氷が解けると、反射率が低い海面や土壌が露出し、温暖化と氷の融解の悪循環が始まり、【アルベドフリップ】(太陽呼応反射率の跳ね上がり)が起るはずだ」
★科学用語でこのような悪循環を【正のフィードバック】と呼ぶ。含まれる系(システム)が不安定な方向へ際限なく進むフィードバック循環。

 地球の気温の変化は、北緯65度における太陽放射量に基づいている。
太陽放射量の変動の最大要因は【ミランコビッチ・サイクル】で知られる地球の周期的な自転、軌道の変化である。
★【ミランコビッチ・サイクル】の3要素
1.自転軸の傾きの変化:現在23.5度傾く自転軸は、4万年周期で22.1^24.5度の間で変化する。
 (周期:4.1万年)
2.自転軸の歳差運動:自転軸を傾けたまま、23.5度の範囲で3種の周期で首振り運動する。
 (周期:1.9、2.2、2.4万年)
3.公転軌道の離心率の変化:太陽-地球間の距離が3種の周期で500万km以上変化する。
 (周期:9.5、12.5、40万年)

◎「J・ハンセン仮説の問題点」P132
『 人間活動が生み出す温室効果ガスによる地球温暖化 』という仮説が、科学的根拠から遠ざかり、政治的に利用されていることにある。
【地球の気候変動サイクル】の表から読み取れる事実は、変動幅は一定で寒冷化と温暖化を繰り返している。
【温室効果ガス】が増えると、気温が上昇しているように見えるが、詳しく見ると【温室効果ガス】は気温の変化に追随して変動していることが分かる(★気温の変化が先行)
★コロラド気象センターのロジャー・ビールケ教授は、ハンセンの予測した論文について『 明らかに特定の政治的目的を推し進めるために、それらしい科学技法を使い書かれた宣伝記事 』 と評している。

◎「深海底の【熱水噴出孔】から噴き出る【超臨界水】」★Keyword=【熱水噴出孔】【超臨界水】P161
海底の【熱水噴出口】は進度3,000m、水圧300気圧。ここから噴き出す水は、性質が全く違うことが分かってきた。圧力の上昇とともに、沸点も上がっていくが、220気圧、沸点374度になると、突然沸点が消失する。これ以上の高温・高圧下では、水は気体であって気体ではない。液体であって液体ではない。
奇妙な状態になる。水分子が、気体と同じ速さで運動し、液体と同じ密度をもつという二面性をもつ。
★【沸点】が消失したのは、水が圧力と温度の【臨界点】に達したからで、さらにこれを超えて【超臨界】へ導かれる。【熱水噴出口】から噴き出す水が【超臨界水】。
★《普通の水と異なる性質》塩はほとんど解けない。油は瞬時に溶け、分解される。電気的性格が失われ無機物は容易に溶けず、有機物は溶ける。
★身近なありふれた物質が【臨界点】を超えると思いもよらない全く別の性質をもつ物質に変貌する。



◆《ポイントひろい読み BEST 3》◆

◎「昆虫大発生の【臨界点】」P8
【ウンカ】
農薬の使用が一般化される昭和20年代以前は、米農家にとって最大の天敵が【ウンカ】。
半翅目(はんしもく)の体長5ミリほどの昆虫で、成虫、幼虫ともにイネの茎から液汁を吸い枯らすとともに、病原体を媒介する。大発生すると飢饉の原因となり、1732年【享保の大飢饉】では100万人近い餓死の記録がある。
★【蝗害(こうがい)】は本来【バッタ】の被害を指すが、日本で記録される農作物被害は【ウンカ】によるものと考えられる。

「【バッタ】が飛蝗化への【臨界点】を超えるとき」P17
【飛蝗化】は、普通のバッタが【相変異】を起こし、【孤独相】から【群集相】へ変化して体色は黒っぽくなり、集団化、大型化、食べ物の変化をもたらす。
《相変異の条件》
1.乾燥地帯に雨が降り、一斉に発芽した植物でおおわれると、【孤独相】のバッタが大繁殖する。
2.数ヵ月後に植物が結実し枯れると、残る植物に【孤独相】のバッタが集まり密度が上がる。
3.生息密度が【臨界点】を超えると、内分泌に変化が起り、次世代のバッタが【群集相】へ変化して【飛蝗化】する。
★一度繁殖した植物が一掃され、生息密度が上がることが発生のポイントと指摘される。
★原因物質の一つに【Hコラゾニン】が発見され、このホルモンの研究がされている。

◎「生物大絶滅の【臨界点】」 
            ★Keyword=【P-T境界】【K-T境界】【ホットプルーム】【スーパーボルケーノ】 P29
【大絶滅ビック5】
1) 4億4,400万年前(オルドビス⇒シルル紀)
 絶滅種【コケムシ類】【筆石類】【オウムガイ類】【腕足類】【三葉虫類】
2) 3億5,900万年前(デボン⇒石炭紀)
 絶滅種【腕足類】【オウムガイ】【三葉虫類】
3) 2億5,100万年前(ペルム⇒中生代三畳紀) ★【P-T境界】
 絶滅種(ほとんどの無脊椎動物) 【フズリナ類】 【腕足類】【アンモナイト類】【コケムシ類】
 【三葉虫類】
【獣弓類】
 【昆虫】:昆虫の歴史上唯一明瞭な大量絶滅と新しい種の入替(酸素分圧の低下が原因と思われる)
4) 2億1,000万年前(三畳紀⇒ジュラ紀)
 絶滅種【コノドント】【アンモナイト類】【腕足類】【二枚貝類】
5) 6,500万年前(白亜⇒新生代第三紀) ★【K-T境界】
 絶滅種 【恐竜】【翼竜】【魚竜】【アンモナイト類】
★時代区分は、時代ごと固有で種の変遷のあるアンモナイトや三葉虫の【示準化石】により定義される。

地球生物大量絶滅の【臨界点】
【P-T境界】は100万年内の変化、超大陸【バンゲア】形成時代に起きた地質学的には一瞬の出来事。
【海退】で大陸周辺の大陸棚が露出し砂漠化したため、海洋生物の被害が大きい。
【海退】の原因は二つ考えられる。
1)地球の寒冷化、
2)地球内部からの 【ホットプルーム】 による地殻変動シベリアのの超火山【スーパーボルケーノ】による60万年にもわたる火山活動
有機質が分解されていない黒い堆積層があり、海洋に酸素が供給されないため生じたもので、海洋生物は活動できなかったと推定される。

【大量絶滅】は付随する火成岩地区の形成がある。
K-T境界では、デカン高原が形成され、三畳紀後期にはブラジルとアメリカに存在する大規模火成岩の形成時期と一致する。
【大量絶滅】の直前に地球磁場の長期消滅がある。
ペルム期末、三畳紀後期、白亜紀末に起った記録が海洋プレートに残る。
【大量絶滅】の時代に符合する巨大隕石衝突がある。K-T境界、P-T境界意外にも、絶滅時期に符合する巨大隕石の痕跡がある。

◎「【カンブリア爆発】の【臨界点】」 ★Keyword=【全球凍結=スノーボール・アース】 P50
地球の生物史は、80%が単細胞生物か未分化の多細胞生物。
複雑な多細胞生物があらわれると、500^1,000万年ほどの間に、現在のあらゆる生物の基本構造を備えた生物が出現する。【カンブリア爆発】と呼ばれる由縁がここにある
過去35億年の化石記録から、生物学的な形態は漸進的な集積ではなく、単細胞生物の体制から多様な種の体制へ、かなり唐突な遷移が起ったことを示している」この考古学者の指摘に議論は続いている。
カンブリア紀が始まると【ローディニア】大陸は分裂をはじめ、大陸棚の拡大、浅海の拡大が世界的に起る。地球の気温は高く、氷河は存在しない。それ以前の8^6億年前は、【スノーボール・アース】を経て、激しい氷河時代が長く続いていた。
【全球凍結説】は、地球表面は25億年前と8^6億年前の2度、完全に凍りついたとされている。そしてこの後に、生命進化上重大な時期が来る。25億年前の【全球凍結】後に【真核生物】出現、エネルギー効率の良い真核細胞の出現は生命進化上画期的出来事。
【カンブリア爆発】を説明する仮説は、環境要因のものと、生物要因のものがある。
《環境原因》
地球大気の【酸素濃度】が臨界点に達したこと
温暖化により、有機物、無機物の栄養を大量に摂取できたこと(この時代の岩石には燐灰石が多量に含まれている)
《生物原因》
長い時間を経たことで、多様化への生物学的条件を備えることができたこと
遺伝学的進化をしたこと
捕食者の出現による生存競争が関与したこと



◆《チェックポイント BEST 3》◆
ここは少し上級編、ひろい読み編が気に入ったら次はこちらで、チョット深読みしてはいかがでしょうか。

◎「星の核融合、重力崩壊、ブラックホールの【臨界点】」P70
 核融合を起こす星の最低質量は、0.08太陽質量必要で、この質量を少し上回る程度では【褐色矮星】となる。
 太陽質量≧M(太陽質量と同等かそれ以下)の星の核融合は、2個の水素原子(2個の陽子)が融合しヘリウムをつくる。
 M≧1.5太陽質量(太陽の1.5倍以上)の星の核融合は、『炭素-窒素-酸素サイクル』と呼ばれる複雑な核融合になる。
 太陽質量≧Mの核融合は1,500万度以下、M≧1.5太陽質量の核融合は1,600万度以上となり、4個の水素から1個のヘリウムが生まれる。
『炭素-窒素-酸素サイクル』:炭素が水素(陽子)を吸収、窒素、酸素に変化して窒素がヘリウムを放出し炭素に戻る。
★現在発見されている最大の巨星は、おおいぬ座VY星で、太陽の20^25倍の質量、半径は2,000倍の14億km(土星の公転半径ほど)1,000年ほどで【重力崩壊】を起こし【極超新星=ハイパーノバ】となり宇宙の大変事になると考えられている。
★星の核融合の特徴は、中心部の温度が少し高くなるだけで何倍ものエネルギーが放出されることで、核融合を起こす時間が累乗的に短縮される。太陽の10倍の質量があると、寿命は1/10ではなく、1/1,000になる。


(★以下の【臨界点】は、いやはや…ヘェーと拝聴するほか手はない。どうしてここまで分かるのかなど、さらさら見当がつかない世界!既に私の能力の“臨界点”を超えている?と感じながら続けています!)

◎「大質量星の【重力崩壊の臨界点】」 ★Keyword=【チャンドラセカール限界】【重力崩壊】
水素が燃え尽きると、中心核は重力により収縮し2^3億度温度が上昇する。
ここで、ヘリウムが核融合を起こし、次に8億度で炭素が、そしてネオン、酸素、ナトリウム、マグネシウムを生成、さらに15億度でネオンが燃え20億度になると酸素が核融合を起こし、マグネシウムからケイ素、硫黄が生成される。30億度に達するとケイ素が核融合し、コバルト、ニッケルへ変換、結合エネルギーが最大の鉄へ昇りつめたところで、終末を迎える。ケイ素が核融合し始めると数日のうちに中心核の質量が太陽質量の1.4倍【チャンドラセカール限界】に達し、自らの重力に耐えきれなくなり一瞬にして【爆縮】を起こす。
◆ 太陽質量の8^16倍の恒星が【重力崩壊】後、太陽質量の1.4倍以上の中心部が残されると、
さらに重力崩壊を起こし直径10キロメートルほどの超高密度な【中性子星】が生じる。
 太陽質量の20^30倍の超巨星は、中性子星が残ってもその巨大重力により再び崩壊し、いくつもの【臨界点】を超え【ブラックホール】となる。

◎「宇宙を生みだした【相転移】の【臨界点】」 ★Keyword=【相転移】 P98 
 【相転移】
水は身近な物理システム、『水蒸気⇔水⇔氷』の変化は最も身近な【相転移】の例。磁性、電気伝導、流動性なども【相転移】の例。
 【相転移】を促す自然の基本原理は『平衡状態にある自然は安定を好む』
宇宙誕生後、10のマイナス34乗秒以内に、3回の【相転移】が起ったとある。宇宙進化史には6^7回の【相転移】があったらしい。
“水”しか知らないひとに、“水蒸気”の状態や“氷”の状態を説明してもピンとこないように、宇宙誕生の【相転移】は実体験できないだけに理解に苦しむ。というより理解できないと言った方が正確かもしれない。
話では分かったような気持ちになっても、現実離れしすぎていて、とても身近に感じることはできない。
 この通りとすれば、宇宙には、我々が経験できない【相転移】がいくつも横たわっている状態を理解しなくてはならないことになり、到底理解できそうにない。
まとめとして、宇宙には知り得ない【相転移】が多く、どれもこれも、私の理解力の“臨界点”をはるかに超えてしまっている!と言わざるを得ない。



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Dr.kusaichi

Author:Dr.kusaichi
日頃より、身近な科学に興味があり、新書などいろいろ読み漁り、また読み耽っています。
そんな中から、選りすぐりのお薦め書籍をご紹介します。

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科学の本 身近で分かりやすく、肩の凝らない本が中心。
最近話題の本も登場、その他 私の勝手にいろいろ出てきそうです。
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