赤道付近の上昇気流は上空10km、せいぜい15kmぐらいで頭打ちになります。
積乱雲が発達して高くそびえたつとき、厳戒の高さで雲は横に折れ曲がり、金床状に変形します。
頭打ちになることろが対流圏の上限で、上昇気流はそれ以上あがることができなくなります。

「赤道付近の空気は垂直方向から太陽光を受けて熱せられ、上昇気流となります。
上昇気流が生じると、空気が薄くなりますから、北の方から、補充するように空気が流れ込む」ことを貿易風のところで説明しました。
上空では、地表面と正反対の空気の流れが生まれます。
赤道付近で上昇気流で失われた地表の空気を北からの風が補充するように流れ込みますが、上空では、南へ補充のために失われた空気が南からの風で補充されます。
上空で南から北へ流れた空気は冷やされて下降流となります。
こうして、大きな地球規模の循環が生まれるのです。
赤道で上昇し、上空で北上して冷やされて下降し、下降した空気は赤道の上昇気流分を補いように南下します。
ハドレー循環といい、北緯30度付近で北上は止まり、下降流となります。
赤道から北緯30度で作られる循環となります。

二つの気流が合流して生まれる偏西風

上空の風が北緯30度で下降流となるのは、北緯30度～60度で形成されるもう一つの空気の循環があるためです。
フェレル循環と呼ばれます。
上空で南下する風を生みます。
北上する風と南下する風がここでぶつかり、激しく下降する風を生みます。
この下降流は、西から東へ吹く偏西風となります。< br /> 是起動付近に発生する城主気流が生む貿易風は穏やかですが、二つの気流がぶつかり合ってできる偏西風は激しい風となるのが特徴です。
南からの風は赤道付近の上昇気流ですから水分を大量に含んでいます。
この水分は北緯30度付近で行く手を阻まれ、その付近に大量の雨を降らせますが、北緯30度を超えて北上することはありません。
高温多湿の地域は、ほとんどこの緯度付近になり、30度を超えたあたりは、逆に砂漠地帯を生むのはこういった理由があるためです。
風が機構を作っているのです。

この問題を解くには、まず、地球の構造から考えなくてはなりません。
地球は太陽の光から熱を受けています。
もし、地球が平らな平板構造だったら、地球上のどの地点も、太陽光を同じように受け、
ほとんど、均一な温度になっていたでしょう。
ところが地球は、文字通り、球形をしているため、
赤道付近は太陽光を垂直方向から受け高温になりますが、
極付近は、水平方向から光を受けるため、ほとんど熱を受け取ることができません。
その結果、高温の赤道と低温の極という温度の勾配ができます。

地球の運動の影響：地球は自転している

地球は地軸を中心に一日１回転の速さで自転していることは、ご存じのとおりです。
では、地球の表面は、どの程度の速度で動いているのでしょうか。
実は、この問いには簡単に答えることはできません。
どうして、難しいのかというと、場所によって動くスピードが違うのです。
赤道付近の移動速度は、時速1600kmというから相当なものです。
それに対して、地軸は同じ場所でぐるぐる回っているだけで、まったく移動しません。

地球の形と運動を組み合わせて考えると・・・

さて、レコード盤を地球に見立てて、考えてみることにしましょう。
軸のところが極に相当し、レコード盤の縁のところが赤道です。
盤の表面が北半球で、裏面が南半球ということになります。
ここで、一つの実験を（頭の中で）やってみましょう。
レコード盤を回しておいて、軸のところから、縁に向かって真っすぐに白い塗料を塗ってみます。
レコード盤が止まっていれば、線は簡単に真っすぐに引けます。
回転しているレコード盤に線を引き、回転を止めてみると、
同じように引いた線はレコード盤の回転によって、カタカナの「ノ」時のように、あるいは、ひらがなの「の」の字のように縁に行くほど大きく曲がった線になったはずです。
一般に、「コリオリ力」として説明されていることです。

地球の空気の動き

赤道付近の空気は垂直方向から太陽光を受けて熱せられ、上昇気流となります。
上昇気流が生じると、空気が薄くなりますから、北の方から、補充するように空気が流れ込みます。
ところが、補充し埋めるべき希薄な部分は自転の運動で移動し、流れ込む空気は「ズレ」た場所に流れ込むことになります。
このズレた空気の流れ込みが継続してずっと起こり続けると、北半球の場合は右にすれ、東から西への空気の流れを生みます。
貿易風はこのようにして吹き始め、吹き続けるのです。

コロンブスがインド・中国を目指して出帆したとき、
赤道付近を東から西に向かって吹く風（この風はのちに貿易風と呼ばれることになります）を
利用したことは、ロンブスは船を西ではなく南に向けたで、説明しました。
そして、アメリカ大陸からの帰りの航海は偏西風を利用したのです。
西に向けて進んだ彼らでしたが、いつまでも吹き続ける東風に怖気づき、
船員たちは、もう国へ帰ることはできないのではないか、と恐れを感じたのです。
帆船でしか海を渡る手段がない時代に、
この風に着目しなかったら、コロンブスの旅は成功することができなかったはずです。

だれも知らなかった風

貿易風を見事に利用したコロンブスでしたが、彼も、
この風がいつまで吹くのか、どこまで吹くのか知る由もありませんでした。
しかし、コロンブスが、冒険旅行の成功をこの風にかけていたことは確かです。
歴史上、この二つの風、貿易風と偏西風をはっきりと意識した最初の人がコロンブスだったといえます。
この風の発見も、アメリカ大陸発見に劣らないほど重大な発見でした。

コロンブスの時代は、前世紀にマルコポーロがあらわした東方見聞録による東洋の豊かさへの憧れと
十字軍の疲弊が終わり、ルネッサンスの明るい兆しから、
人々の目は、外に向かい始め、何か新しい積極的な気分が社会に芽生えていました。
東洋の富を手に入れるには、マルコポーロと同じ陸路ではなく、
船による大量の輸送が必要なことは誰の目にも明らかです。
問題は、船で、東に向かって航海しインド、中国に行くためには、アフリカ大陸が行く手をふさいでいます。
東に向かうのではなく、西に向かう航海・・・
西向きの航海をだれも成し遂げていないのには、いくつかの理由がありました。
ポルトガルの帆船が見つけたアゾレス諸島を除くと、イベリア半島は世界の西の果て。
その先は伝説の世界なのです。
多くの人が西に向かって航海しましたが、西への航海は危険がつきまとっていたのです。
西に向かうと、間もなく激しい突風に行く手を阻まれ、荒れ狂う海の恐怖を味わうことになるのです。
激しい風がいつも西から吹いてくる。

コロンブスはスペイン国王の支援を得ることに成功

コロンブスは苦労の末、ついにフェルナンド５世とイザベラ１世の支援を取りつけたのだ。
船も航海に必要な資金も調達できた。
この時代、長い航海に出るといっても、せいぜい１か月の航海という時代に、コロンブスが積み込んだ食料は１年分だったというから、この旅の大変さがわかります。
船乗りたちにとっても、生きて帰れないかもしれない、という恐怖との戦いの航海になるのです。
1492年8月3日早朝、サンタ・マリア号。ピンタ号。ニーニャ号の一隻はついに出航したのです。
それも、西に向かってではなく、南に向かって。
これこそが、コロンブスが秘かに抱いていた計画でした。

カナリヤ諸島へ

コロンブスは以前の航海で、カナリヤ諸島を越えるたびに東風を感じていたのです。
本当に吹くのか、いつまで吹くのか、どこまで吹くのか。
それはわからなかったけれども、この風を捕まえる以外に彼に勝算はなかった。
カナリヤ諸島で食料の補給をし、ついに西に向かって船を進める時が来たのです。
9月8日のことです。

運命の東風

東風は、穏やかに、けれども強く吹き続けました。コロンブスの期待の何倍も具合の良い風でした。
平均で8ノット、一日300km近く進むことができました。驚くべき風です。
しかし、あまりにも具合が良すぎて、船乗りたちは不安を感じることになります。
こんな風に何日も押されて船を進めたら、どうやって戻ることができるだろうか？
船乗りたちは、進めば進むほど、不安を感じないではいられなかったのです。
コロンブスは進んだ距離を少なめに記録して、少しでも不安を感じさせないように努めなければなりませんでした。
そして、ついに10月12日、彼方に陸地を発見するのです。
コロンブスがとらえた風こそ、そののちの大航海時代の貿易を支えたことから貿易風と呼ばれることになる赤道近くを吹く東風です。

帰り道は偏西風に吹かれて命からがら

帰途に就くコロンブス一行は、今度は、いままで西への航海を阻んできた、よく知られている激しい西風に乗って帰ることになります。
北緯40度付近を吹く風。
西への旅は、南に向かって出発し、赤道付近を西に向かいましたが、今度は北へ船を向け、この西風をとらえたのです。
貿易風の東風は穏やかに、そしてそれなりに強く吹く風ですが、帰りの西風は、船を沈めんばかりの激しさだとコロンブスに日記に記しています。
この風こそ偏西風です。
地球を東から西に向かって吹く風、東から西に向かって吹く風。
北半球、南半球とも同じ風が吹きます。
コロンブスの発見したものは、アメリカ大陸だけではありません。
まだ、それと気づかずに利用しただけに過ぎないので、発見とまでは言えないかもしれませんが。
この風があって初めて、彼の航海は成功したのです。

図のように昔から私たちは水を汲み出してきました。
水はある程度の高さの壁を超えて汲み出すことができます。
サイフォン効果といいます。
しかし、どの程度の高さの壁を超えることができるのでしょうか。
この限界の高さはかなり以前から知られておりました。
水面よりおよそ10m程度が限界で、それ以上高い壁は越えることができません。
10mを超える深い井戸の水は昔ながらのポンプでは汲み出せないのです。

ガリレオは真空の引く力と考えた

ガリレオは、高さの限界は真空の力の限界と考えました。パイプの両端から流れ出ようとする水は、パイプの中に真空を作るように力が働き、真空の力が水を引き寄せ、長いほうのパイプの水の量が多く、重いため、そちらに引っ張られる、と考えたのです。
引く力、真空の吸う力こそが水を汲み出す力だ、という考えです。,br /> しかし、壁の高さが10mを超えると、真空の力・吸う力が負けてしまうため、水がパイプの両端から流れ出してしまうというのです。
ガリレオの考えによれば、10mが真空の力とバランスする高さということになります。

トリチェリは水面を押す力、空気の重さと考えた

水が超えることができる壁の高さの限界は、水を入れたチューブ（片側が閉じている）を逆さに水面に立てたときの高さと同じことがいろいろな実験で確かめられました。
エヴァンジェリスタ・トリチェリ（Evangelista Torricelli, グレゴリオ暦1608年10月15日 - グレゴリオ暦1647年10月25日）は、実感を簡単にするために、水ではなく、もっと重い液体・水銀を使うことにします。
水銀の高さは左の図のように760mmになりました。

空気の重さであることの証明：先端の大きさと形の影響

真理を決定づけるボイルの実験

トリチェリの実験で、サイフォン効果が空気の重さによる押す力であることを証明できたとボイル自身は考えたが、すべての人を完全に納得させる明瞭さにはまだ欠けるところがあると感じたのです。
そして、ちょうどそのころ容器を真空に排気する真空ポンプがドイツ人オットー・フォン・ゲーリケによって発明されると、人を雇って、その改良機の制作に取り掛かります。
その計画は見事な実験で、見る者すべてを十分に納得させるだけの明瞭さを持っていました。
彼は、実験装置全体をガラス容器の中に入れてしまったのです。
それは、容器の中の空気を真空ポンプ吸い出すという実験でした。
そして、彼が真空ポンプで容器から空気を排気すると水銀柱は徐々に下がっていったのです。
水銀柱の上部にできる真空の力は、周りの空気を抜き取っても、逆に加圧して入れても、変わりません。
しかし、容器の空気がなくなれば、空気が水銀の液面を押す力は、大きく変化します。
そして、実験の結果は明瞭でした。まさに、水銀液面を押す空気の量と水銀柱の高さは連動して動いたのです。
排気すると、水銀柱は徐々に下がり、空気を戻すと、水銀柱の高さももとに戻ったのです。
驚くべきことでした。
760mmHG=1Torr
長く圧力の単位として、トリチェリの名前からとったTorrが使われたのは、この実験が大きな影響を与えてのことでしょう。

太陽の光が地球を温めるエネルギーです。
太陽の熱がなければ、地球はほとんど絶対零度、-273Kの極低温の世界になってしまいます。
地球の暖かさは、太陽から差し込まれる熱と、地球が放出する熱がうまいことバランスして、平均気温15度という過ごしやすい環境を作っているためです。
周囲より温度の高い物質は温度の低い周囲に向かって熱を放出します。そして、温度の高い物質は冷やされ、温度の低い物質は温められ、最終的に同じ温度になるのです。
フーリエが計算で求めた地球の平均気温は-15度ですが、現実の地球の平均気温は15度と、計算値と30度もの温度差があります。
この温度差を生み出しているのはいったい何なのか。
太陽以外の熱源があるのか、あるいは地球が宇宙空間に放出すべき熱を閉じ込めておく何ものかが存在しなくてはこの温度差の説明がなりたちません。
それを調べるため、1857年夏、フランス人の科学者ティンダルはある実験を計画しました。
彼は、フランスの王立研究所の地下に「人工的な空」を造りました。
ガラスの容器の周囲に熱源と光源を設置し、ガラス容器の中に空気を入れ、いろいろな光を当てて、光の通過の様子、温度に与える影響などを調べました。
そのなかで地球が熱を放出するのは赤外線であることを突き止め、赤外線が大気によって吸収されるのか、吸収されないのかなど、まず基本的な情報を調べはじめました。
大気が赤外線を吸収するなら、熱は大気によって保持されることになります。
人工の大気として窒素81%、酸素19%を混ぜた気体を作り、赤外線の吸収の様子を調べたのです。
ティンダルが作った人工大気は、光も熱も、あっさり通り抜けてしまい、大気は熱を吸収できなかったのです。
つまり、空気があるから、地球は暖かく、空気がないから月は寒いのだという説明は成り立たないことになるのです。
空気があっても、地球は寒く、冷たい天体になるはずなのです。
かれは、より本当の大気に近い人工の大気を作るために、二酸化炭素を加えてみることにしました。
空気中の二酸化炭素は0.04%です。そんなわずかな二酸化炭素を混ぜてみたところであまり大した意味はないとは考えてはいたのですが、ともかくできるだけ地球の環境に近い状況で確認したかったのです。
そこでともかく二酸化炭素を加えて、光と熱の吸収の実験をしてみたのです。そして、その結果は驚くべきものでした。
一気に状況が変わったのです。わずか0.04%の二酸化炭素が加えられた大気は、劇的に赤外線を吸収したのです。

二酸化炭素の働き

二酸化炭素は分子が３つの原子で構成され、窒素や酸素よりも複雑な構造になっているためです。赤外線が当たったときの動きが複雑で、回転したり、振動したりしてエネルギーを吸収することができるためです。
ティンダルは、水・H2O、メタン・CH４、オゾンO３はいずれも赤外線をよく吸収することを確認しました。これらも空気中に含まれ、複雑な分子構造をしているからです。

微量の二酸化炭素が重要な存在

ティンダルの研究は、その後「二酸化炭素の温室効果」ということで、温暖化の研究のきっかけとなりました。
しかし、「温室」というのは、カラスの部屋で、温まった空気が外に流れ出すのを防ぐものです。
冷たい外気から、空気の流れを遮断した暖かいガラスの部屋です。
いままでの説明をよくお読みいただければ、二酸化炭素が地球を温室にしているのではないことがお分かりいただけたかもしれません。
太陽の光とともに地上に降り注いだ太陽の熱が、地球を暖め、暖かくなった地球は、宇宙の極低温の世界へ、赤外線の放射により、熱を放出するのです。
あたたかい空気が宇宙空間に流れていくわけではありません。
二酸化炭素が空気の流れを止めているのではないので、「温室効果」というのは適切ではないのです。
二酸化炭素は、赤外線の熱を吸収して、放出を防いでしまうのです。
太陽からのエネルギーと地球からの放出が本来なら-15度でバランスするところを、わずか0.04%の二酸化炭素が+15度でバランスさせているのです。
二酸化炭素は赤外線を受けると回転したり、振動したりして、赤外線を地上に反射させたり、同じ大気中に跳ね返したり、もちろん宇宙空間に反射したり、いろいろな方向にエネルギーを跳ね返しているのです。
このようにして、地球に生命をもたらした二酸化炭素が、過剰になってしまうと、今度は温度が上昇して何年かすると現在よりも4度も,5度も地球の温度を上昇させてしまう危険があります。ほんの微量で大きな影響を与える二酸化炭素ですから、油断のならない問題になっています。

ガリレオが望遠鏡を使って太陽を観察したのは有名な話です。
彼は、黒点の動きを観察し、太陽が自転していることを突き止めました。
また、木星に月があることを発見したのもガリレオです。
しかし、望遠鏡で、太陽を観察するという無謀な研究の結果、彼の眼は痛められ、７０歳という年齢にともなう緑内障、白内障もあって、視力を失いかけていたのです。
ガリレオ・ガリレイ（Galileo Galilei、ユリウス暦1564年2月15日 - グレゴリオ暦1642年1月8日）の時代、当時は地球が宇宙の中心で、地球の周りを太陽も月も回っていると考えていましたが、ガリレオの研究は単なる観察を超えて、天動説という当時の思想と真っ向から対立する考えを提唱することになります。
しかし、当時の社会、とりわけ思想を支配していたカソリック教会は、ガリレオらの提唱する天動説を異端として取り締まっていました。
彼は自身の肉体的な状況、社会的な状況から、これ以上、太陽を観察し、研究を継続することが無理であることを知ると、望遠鏡を捨て、太陽に背を向け、新たな方向に、とりわけ「空気」に興味を持ち始めたのです。
ガリレオの時代は、アリステレス以来の世界は４元素でできていると考えていた時代です。
水、土、火、空気。
すべてはこの４元素から成り立つ。
しかし、それにしても空気とは何なのか？

空気の重さを測る

ガリレオが最初に取り組んだのは空気の重さを測ることでした。
彼は、すでに、ものが重力によって引かれることを、重要な実験で示していました。
当時、一般には重く大きなものは落下するスピードが速く、反対に軽く小さいものは落下する速度が遅いと考えられていました。
ガリレオは高い塔の上から大きな砲弾と小石を同時に落としてみたのです。
砲弾がはるかに早く地面に落下するものと思って、多くの人が見守っていましたが、驚くべきことに、重い砲弾と小石はほぼ同時に地面に落ちたのです。
それらの実験によって、ものに重さがあること、地面に落下するのは引力によて引っ張られることはわかっていました。
それは天体の観測がもたらした重要な知識です。
しかし、空気には重さがあるのだろうか、それとも空気は引力の影響を受けずに、ただふわふわと漂って存在しているのだろうか。
さて、いったい、どうやってガリレオは空気の重さを測ったのでしょうか。

ガリレオが考えついた空気の測り方

最初に密閉できるふたのついた大きなフラスコのようなガラスの容器を重さを量りました。天秤で、片方にガラスの容器、片方に砂。
重さがあるか、ないか、微妙な値を調べるのですから、測定は精密でなければなりません。
次に、ふいごを使って、ガラスの容器に無理やり空気を押し込みました。
加圧したのです。
すると、驚くべきことに、バランスしていた天秤のガラス容器のほうが重くなったのです。
バランスさせるには、砂を増やさなければなりませんでした。
空気をたくさん詰めると、その分、ガラス容器は重くなったのです。
確かに、空気には重さがあったのです。
これは、大きな驚きでした。
誰一人、空気に重さがあるなどということに気付いた人はいなかったのですから。
しかし、天才はこれで浮かれえてはいません。
彼は、どれだけの量の空気にどれだけの重さがあるのか、それを確かめようというのです。

空気の正確な量とその重さ

今度は、フラスコから空気が漏れないようにして、水を無理やり押し込みました。
全体の４分の３まで、水を押し込んだのです。
フラスコの中の空気は４分の１に圧縮されたのです。< br /> 今度も重さを正確に測定しました。
そしてふたを緩めて、圧縮されていた空気を抜いたのです。
空気が抜けた分だけ、フラスコは軽くなりました。
抜けた空気の量は、フラスコに入っている水の量、フラスコの４分の３ですから、空気の量と重さの関係がわかったのです。
計算の結果、空気は水の400分の1の重さがありました。
ここで、ガリレオは大きな問題にぶつかってしまったのです。
ふわふわとして普段、何の重さも感じない空気は予想をはるかに超えて重かったからです。
こんなことがあるだろうか。
ガリレオの測定が正しければ、
ガリレオの時代のイタリアに東京ドームはありませんが、東京ドーム１杯分の空気の重さは、なんと31000kg・31tというとんでもない重さなのです。
そして、なんどやっても、空気の重さは同じ値を示しているのです。

天才の限界

ガリレオには、空気の重さを説明することができませんでした。
彼はついにこの謎を解くことなく生涯を終えることになります。
この謎は、ガリレオに魅かれて、彼の晩年、わずかな時間でしたが、ともに空気の研究に取り組んだ二人の若い才能に引き継がれることになります。
一人はトリチェリ。長く圧力の単位として使われたトールは、彼の名からとられたのです。
彼は晩年のガリレオの弟子となり、ガリレオの死まで、ともに研究します。
もう一人はボイル。ボイル・シャルルの法則で有名です。
この二人が、ガリレオの後を引き継ぐことになります。

月は地球の周りを回っていますがら、太陽からの平均距離は地球とほとんど変わりません。
しかし、月の様子は地球とずいぶん違っています。
地球が生命にあふれているのに、月はまるで死の世界です。
２つの星の間には、いろいろな違いがありますが、
その一つは温度の違いです。
地球は生命活動にとって最適な平均気温15℃ですが、月はマイナス18℃です。
生命は様々な化学反応をともないますから、これほどの温度の違いは大きな問題です。
地球の温暖化が問題になっているのも、理由のあることです。
さて、２つの星の間には、なぜ、これほど温度に違いがあるのでしょうか。
月の平均温度が-18度。それに対して地球の温度は+15度。
月は最高温度150度、最低温度-120度になるそうです。
太陽からの距離が同じということは、
太陽から受ける熱は、ほとんど同じではないのか、という疑問があります。
もちろん、表面積の違いから、受ける熱の総量は異なりますが。
なぜ、それほどにこの２つの星の温度は違うのでしょうか。

地球の温度を計算で求めると・・・

地球の温度を求める式は次のようになります。
太陽定数×表面の吸収率=地球の表面積×地球放射フラックス密度
πR2×S×(1-A)=4πR2×σT4

• 断面積πR2は両辺にあるため消去できます。
断面積が式から取り除かれてしまうということは、温度が、天体の大きさに関係しないことを意味しています。

• S：太陽フラックス。1370w/m2
• A：反射率。地表に雪や氷が多ければ反射率は高くなります。平均0.3
「１－A」は吸収率になります。0.7＜br />
• σ：ステファン・ボルツマン定数（物理で習ったはず）。5.67×100000000w/T4m2
Wはワット。Tは絶対温度。ｍはメートル。
計算するとT=258(-15度C）となります。
計算によると、地球の温度は月とほとんど同じ温度になってしまいます。
-15度という温度だけで、そこが死の世界になるとすぐには断定できませんが、現在の地球のような生命にあふれた世界にはならないだろうと思われます。
海は氷、地球は一面氷の世界になります。
もしそうなれば、太陽エネルギーの反射率が上がり、温度はさらに冷えるものと予想されます。
最初にこの問題を指摘したのは、フランスの科学者ジョゼフ・フーリエでした。
彼によれば、本来、地球の位置は、太陽から遠すぎて、永久凍土、生命を維持できない環境だ、と指摘しました。
つまり、地球は太陽からちょうどよい距離にあるため、温暖で、生命にあふれているという言い方は十分な説明になっていないのでしす。
地球は太陽からの距離からすると、本来、低温で生命にふさわしい環境ではないはずなのに、何らかの理由で、ちょうどよい気温に保たれているのです。
その何らかの理由とは、いったいなんなのでしょうか。暖かで生命活動にとって適切な地球の気温は、非常に不思議な現象なのです。
]]> tag:www.kaze-nandemo.com,2010://15.1335 2010-12-30T10:40:57Z 2011-01-03T11:02:02Z
音が空気の振動であることは、今では小学生でも知っているかもしれません。 ボイルの時代、音は空気と関係があることは漠然と知られていましたが、それ以上の詳しいことは分かっていませんでした。 彼は、最新型の秒針のついた時計をガラス容器の中に入れてみました。 秒針の音は、「カチッ、カチッ」と容器の外にまで確かに伝わってきます。 そこで、真空ポンプを使って、空気を抜き始めると、時計の音が徐々に小さくなっていきました。
ynakajima 音の伝わり方



ロバート・ボイルはサイフォンが空気の圧力、押す力によって水を押し出していることを、真空ポンプを使って証明して見せました。
かれは、最近発明されたばかりの真空ポンプを使って、いろいろな実験をして、空気とはなにか、どんな働きをしているのか調べました。 音が空気の振動であることは、今では小学生でも知っているかもしれません。
ボイルの時代、音は空気と関係があることは漠然と知られていましたが、それ以上の詳しいことは分かっていませんでした。
そこで、彼は、最新型の秒針のついた時計をガラス容器の中に入れてみました。
秒針の音は、「カチッ、カチッ」と容器の外にまで確かに伝わってきます。
そこで、真空ポンプを使って、空気を抜き始めると、時計の音が徐々に小さくなっていきました。
最後はガラス容器に耳をつけて、どれほど神経を集中しても、ついに音聞こえなくなってしまいました。
それでも、容器の中では、時計の秒針は確かに動いているのが見えるのです。
空気がなくなると、音がなくなる。
空気がない世界は音のない世界なのです。
宇宙を題材にした戦争映画がありますが、いろいろな化学兵器はすさまじい音を立てます。
実際の宇宙では、音は伝わらないのです。
真空の世界は静寂な世界です。

空気のない世界と空飛ぶ生き物

17世紀の後半、まだ、空気がどのような働きをしているのか、ほとんどわかっていませんでした。
それで、ボイルは、真空中では音が伝わらないことを知ると、次に、昆虫や鳥が空を飛べるのは、空気とどのように関係しているのか、調べようとします。
空に浮いているように見える虫や鳥はどうして空中を飛べるのだろうか。
今であれば、そんな恐ろしい実験をまともな神経の人は考えないでしょうが、ボイルの時代には、まったくわからないかったのです。
どんな実験をしたのでしょうか。かれは、昆虫・ハチをガラス容器に入れ、中を飛び回る様子を観察します。
そして、次に、容器の空気を真空ポンプで、徐々に排気したのです。
容器の中の空気がなくなったとき、昆虫はどのように空中を飛ぶのか、観察したかったのです。
排気開始直後は何事もないかのように見えたハチは、突然、落下してしまいました。
あわてて、空気を戻しましたが、もはや、死んで動きません。
ひばりを使って同じことをしてみると、排気開始まもなく、ひばりはやはり地に落ちて、身もだえするので、急いで空気を戻しましたが、やはりすでに遅く、ひばりは死んでしまいました。
何も調べることができないまま、空中を飛ぶことと空気の関係の研究は挫折してしまいました。
その前に、空気がないとなぜ死んでしまうのかということについてなにもわからなかったのです。呼吸が何のためなのか、誰も知らなかったのです。ですから、空気がない世界で、どのように空中を飛ぶのかを研究する前に、空気がないと、なぜ、死んでしまうのかということについて、先に調べなければ、飛ぶことの研究に進むことができません。

呼吸？何のために息をするのか

ボイルは昆虫や鳥が飛ぶことと空気の関係を調べようとしましたが、完全に行き詰まり、やむなく、方向転換して、空気と呼吸の関係に矛先を向けることにしたのです。
驚くかもしれませんが、そんなことにもついても、何もわかっていなかったのです。
空気が窒素と酸素で構成されていることがわかるのは、だいぶ先のことなのです。
当初、ボイルが考えていたのは、呼吸は肺が熱くなるのを防ぐために、外の空気を取り入れて、肺を冷やしているのではないかという説に一目置いていました。
また、実験の動物が死ぬのは、空気を抜くときに起きることが原因で、何かをのどに詰まらせて、死ぬのではないかと考えました。
同時に、ボイルは、火が燃えるのに空気が必要で、ランプの炎は、空気を抜くと消えてしまうことを知っていました。同様に、動物の生命に空気が必要で、空気がなくなると動物は生きられないということには、何か共通することがあるようにも感じていました。
空気の中にある何らかの成分がこのことと深くかかわっているのではないかと述べています。
いま一歩、もうちょっとのところまでたどり着きましたが、彼の時代までの知識では、この問題の答えを得ることはできません。
解答は次の世代の研究者に引き継がれることになります。
解答を得ることなく、まもなく、ボイルも人生の終わりを迎えることになりました。
]]> tag:www.kaze-nandemo.com,2010://15.1325 2010-12-05T10:12:00Z 2010-12-05T12:44:52Z
砂漠もエデンの園のよう ジョセフ・キッティンガーの歴史的なジャンプは、全米で大きな話題になりました。 過酷な条件の上空から、ニューメキシコと砂漠地帯に落下してきたのですが、「今は、エデンの園にいる気分だ！」といったと伝えられています。
ynakajima 砂漠もエデンの園のよう

ジョセフ・キッティンガーの歴史的なジャンプは、全米で大きな話題になりました。
過酷な条件の上空から、ニューメキシコと砂漠地帯に落下してきたのですが、「今は、エデンの園にいる気分だ！」といったと伝えられています。

• 到達高度：31.3km
• 落下速度：0.9マッハ
• 自由落下時間：4分37秒
• 全降下時間：13分45秒

キッティンガーのジャンプから50年たった今も、この記録は塗り替えられていません。

キッティンガーの不運

キッティンガーが歴史的な大ジャンプを成功させたとき、全米で大きな反響が起こりました。
まさに彼は英雄でした。
しかし、彼の快挙はあっという間に霞んでしまったのです。
翌年、ソ連はガガーリン少佐を乗せた人工衛星を打ち上げたのです。
成層圏からのジャンプも有人人工衛星の成功というセンセーショナルな出来事には太刀打ちできませんでした。
アメリカはソ連に先を越されたショックを隠せませんでした。
このようにして、キッティンガーのジャンプはすぐに過去のものとして忘れられてしまったのです。
ガガーリンの記録はご存じのようにすぐに塗り替えられてしまいました。今では宇宙旅行が商業的な話題になるほどです。
そして、やっとキッティンガーの業績が見直されてきたのです。
彼の記録は未だに、誰も破ることができないのです。

キッティンガーのやり残しVS挑戦者を寄せ付けない厳しさ

多くの冒険家がキッティンガーの記録を破ろうと、特にマッハを超える速度の落下を体験したいという願望を持っています。
しかし、1960年代の記録を技術の進歩した2010年になっても記録を超えることは困難です。
何人かは、挑戦によって命を落としました。
特に話題になったのは、缶コーヒーでおなじみのレッドブルがスポンサーとなり、NASAの開発にかかわった医師やキッティンガーもサポートメンバーとして名を連ねた レッドブル・プロジェクトには、記録更新の期待感がありました。
2010年2月に大々的にマスコミに発表し、2010年中には新記録を達成する計画です。
ジャャンパーは高い建造物や断崖からパラシュートで降下する"ベースジャンプ"の第一人者として名高いフェリクス・バウムガルトナーです。
ジャンプのお第一人者、かつての経験者であり記録保持者、科学的、経済的なサポートとこれ以上ないメンバーがそろいました。＜br /> 詳しい事情は分かりませんが、現在、このプロジェクトは停止しています。
2010年中の記録挑戦は不可能な状況です。
この挑戦は「あまりに難度が高い」
成層圏は人を寄せ付けない。

]]> tag:www.kaze-nandemo.com,2010://15.1324 2010-12-02T20:49:12Z 2010-12-05T10:07:11Z
地球の大気はおよそ9km（極付近）～17km（赤道う付近）までが対流圏といわれ、ふつうの気象現象が起こる範囲です。 これよりも上層になると成層圏といい、およそ高度50km付近まで続きます。 対流圏と成層圏の境目が対流圏界面といい、地表から徐々に温度が下がり、対流圏界面がもっとも気温が低くなります。およそマイナス70度Cです。
ynakajima 上空31km

地球の大気はおよそ9km（極付近）～17km（赤道う付近）までが対流圏といわれ、ふつうの気象現象が起こる範囲です。
これよりも上層になると成層圏といい、およそ高度50km付近まで続きます。
対流圏と成層圏の境目が対流圏界面といい、地表から徐々に温度が下がり、対流圏界面がもっとも気温が低くなります。およそマイナス70度Cです。
その後、対流圏界面を超えてさらに上昇すると、今度は温度が少し上昇します。
成層圏では温度だけでなく気圧も地上とはまったく違います。
もし、圧力を保持できる宇宙服に身を包んでいなければ血液は一気に沸騰し、目は飛び出してしまうでしょう。
大気の圧力はほとんどありませんから。
ヘリウムの気球とゴンドラを使って、この成層圏まで登って行った人がいます。高度はなんと31.33ｋｍ
米空軍のテストパイロット、ジョゼフ・キッティンガー大尉で、1960年8月のことです。
彼は上空31kmでおよそ11分間高度を保ちました。
何のために？
ゴンドラがちょうどよい場所に流れていくのを待ったのです。
ちょうどよい場所とは・・・？
そう、飛び降りるのによい場所です。
彼の挑戦は、もちろん、ゲームやスポーツではありません。マンハイ、エクセルシオという二つの連続した米空軍のプロジェクトで、将来宇宙飛行士が事故の際に無事脱出できるか、脱出する方法があるか調査することが目的でした。


歴史に残る大ジャンプ

キッティンガーは意を決して、ゴンドラから飛び降ります。
写真はキッティンガーのジャンプと生還時の写真とされていますが、鮮明度の悪いモノクロの写真の中に鮮明なカラー写真なので、詳細は不明です。



落下開始後、キッティンガーは落下しているという感覚がなかったと述懐しています。
それは、速度を感じさせるものが何もなかったというのです。
高速で落下しているにも関わらず、空気がないので風を感じない。空気の抵抗を感じない。
遠くに見える雲はまったく近づいてくるようには見えない。
雲圏に突入して初めて速度を感じたということです。 しかし、このジャンプで彼が達成した、高度、落下速度（マッハ0.9）、自由落下時間などの記録は未だに破られていません。
かれは速度がマッハを超えていたと信じていたようですが、実際には届きませんでした。
彼がこのジャンプを決行するには大きな問題を抱えていました。宇宙服の右手のグローブにピンホールがあって、圧力、温度が下がり、大変な痛みを感じていたのです。
彼は、実験中止を恐れて、それを隠したまま、まさに決死のジャンプをしたのです。

キッティンガーは生身の体で、地球の大気の様子を体験したのです。

]]> tag:www.kaze-nandemo.com,2010://15.1272 2010-08-19T21:29:30Z 2011-04-06T13:29:24Z
冬が終わりに近づいてきたことを教えてくれる東から吹く暖かい春の訪れ。しかし、うれしい春の風も、馬にはその価値がわからないという趣旨 「馬鹿」と書くくらいだから、馬をあまりりこうな動物とは考えていないようだ。 しかし
ynakajima ここでいう東風とは東から吹く春の風

冬が終わりに近づいてきたことを教えてくれる東から吹く暖かい春の訪れ。
しかし、うれしい春の風も、馬にはその価値がわからないという趣旨。
「馬鹿」と書くくらいだから、馬をあまりりこうな動物とは考えていないようだ。

事実は逆かもしれない

近年、動物のもつ感覚の鋭さがいろいろな面から知られるようになりました。
この諺も、厳密にいったら、おそらく間違っているように思われます。
実際、春の訪れを先に敏感に感じ取るのは馬の方で、
人間はだいぶ経ってからやっと感じ取れるのかもしれません。

しかし、それはそれとして。

李白の詩

この諺は李白の詩「答王十二寒夜独有懐」がもとになっています。
その内容は、
世人之を聞けば皆頭を掉り
東風の馬耳を射るが如き有り

もともとの詩の意味は、
人は聞いても、頭を振って聞き入れようとしない。
まるで春の暖かい東風が馬の耳に吹いても、
馬が冬の終わりや春の喜びを感じないのと同じことだ。
李白は、馬が馬鹿だと言っているのではなく、
人間こそが馬鹿であるといっているのでした。
まったく逆の意味とは言わないまでも
人間も馬と同様であるといっているのす。

]]> tag:www.kaminari-nandemo.com,2009:/kaze//15.1084 2009-11-18T21:12:05Z 2011-04-06T12:56:04Z
ynakajima 熱帯の海陸風



海陸風も日本のような温帯と熱帯ではまったく違う風です。
日本のような温帯では、夏、陸上が暖められても、それによって生じる風は穏やかな涼風です。
しかし、熱帯では、陸上が激しく熱せられるため、激しい上昇気流を生じ、海風が吹きこむと涼しさを運んで来ますが、激しい夕立ちを伴います。
東南アジアで毎日夕方にスコールがやってくるのは、海風がもたらす湿った暖かい風です。



大地が熱せられ、激しい上昇気流を生じ、陸上の気圧がさがると、海からの風が吹いてきます。海風は湿気を持っていますので、上昇して雲を生じ、激しい雷雨となります。
海風は一日の昼夜の温度差によって生まれる風ですから、熱帯では、ほぼ毎日スコールをもたらします。

]]> tag:www.kaminari-nandemo.com,2009:/kaze//15.1082 2009-11-17T20:32:30Z 2009-11-17T21:12:52Z
海風とは、日中晴れて穏やかな天気のときに海岸地帯で、海のほうから吹いてくる風のことを言います。 海風は、陸上が日差しによって暖められて、上昇気流を生じると、温度が低い海の方から陸に向かって穏やかな涼しい風が吹いてくる現象です。
ynakajima 海陸風は一日の中で風向きが入れ替わる局地風



海岸部では海風は日中に吹き、風向きが入れ替わった陸風は夜間に吹きます。
日本は島国なので、いたるところで吹き、地域により強さもいろいろです。
海岸部では、天気の良い日には、毎日のように同じ方向に旗がひらめく、穏やかな海からの風が 吹きます。

海風

海風とは、日中晴れて穏やかな天気のときに海岸地帯で、海のほうから吹いてくる風のことを言います。
海風は、陸上が日差しによって暖められて、上昇気流を生じると、温度が低い海の方から陸に向かって穏やかな涼しい風が吹いてくる現象です。
夏の暑い日に吹く海風の心地よさは格別です。 太陽の熱によって海と陸にできる温度差が原因となって、温度の低い方から、温度の高い方へ吹く風ですから、午後に一番風が強くなります。

ですから、海の方から吹いてくる風でも、ここで説明したような原因で吹くのでなければ、気象用語としては「海風」とは言いません。

海陸風がつくる循環

陸上で発生した上昇気流は上昇後、海に向かって吹きます。上空の海に向かう風は、海上に達した後に、海面に向かう下降気流となります。
下層では海から陸に向かう風がおこり、上層では陸から海に向かう風がおこり、循環が発生しますが、このような循環現象が海陸風の特徴です。
この循環は海岸から３、４０ｋｍ程度内陸まで及びますが、循環は通常その範囲までで収まっています。
海風が吹いて涼しさを運んでくれる範囲が内陸４０ｋｍ程度が限界ということにもなります。
埼玉県の熊谷が夏の高温で有名ですが、海風の範囲の外側にあたり、海風の涼しさの恩恵を受けることができないのも理由の一つと言えそうです。
海風の層の厚さは５００ｍ程度、風速は３、４ｍが普通です。

海風は夜に陸風に変わる

海風は、朝９時ごろから吹き始め、午後に最も強くなりますが、４時ごろから次第に弱くなります。そして日没後、海上の温度と地上の温度がほとんど同じになる頃には止んでしまいます。
これが夕凪です。
そして、海上の温度と地上の温度が逆転する夜間に、陸から海に向かう陸風が吹き始めます。
一般に、日本の場合は、海風が陸風よりも強く吹きます。

汚染物質を運ぶ海風

海風は涼しさだけでなく、汚染した空気も内陸に運ぶことが一つの問題点です
海岸地帯は多くの工業地帯を抱えています。そのため、ここで発生する排気ガスは海風と共に内陸部、山間部に運ばれます。
光化学スモッグなどが工業地帯でもない内陸で発生するのと関係があるといわれています。

]]> tag:www.kaminari-nandemo.com,2009:/kaze//15.1077 2009-11-16T20:14:05Z 2011-04-06T12:49:47Z
その地域特有の条件によって特徴的な風が吹きます。 地域特有で、季節や気圧配置などが決まった条件のときに吹く風のため、長年の経験から、局地風を通して、季節や天候の変化を読み取ってきました。
ynakajima 局地風；地域特有の風があります。

その地域特有の条件によって特徴的な風が吹きます。
地域特有で、季節や気圧配置などが決まった条件のときに吹く風のため、よく名前がついています。
関東の「空っ風」、北陸の「雪おこし」など。

季節を知らせ、天候の変化を知らせる

空っ風は関東の冬の代名詞です。冬の真っただ中にいることを知らせてくれますし、乾いた北寄りの冷たい風は、雨が降らないことも意味しています。
雪おこしの風が吹くと、雷がなり、やはり冬の到来を知らせます。まもなく雪の季節がやってきます。冬支度を急がなくてはいけません。
長年の経験から、局地風を通して、季節や天候の変化を読み取ってきました。
どんなに厳しい風でも、その地の人々は名前を風に名前をつけ、愛情を感じてきたようです。

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