2012年9月27日木曜日

4_105 羽越調査 2:カミオカンデ

 越中(富山)は、安房峠を通り信州へいくための通り道でした。札幌からは富山空港からいくのが便利だなので、昼の便だったので焼岳に行くには遅いので一泊をするつもりでした。一泊を観光地ではない神岡でしました。その理由は、・・・・。


 羽越調査の初日は、富山空港に昼過ぎの到着だったので、目的地(焼岳)の近くの神岡までいき宿泊しました。
 神岡は古くから(奈良時代)からあった鉱山で、明治初期から2001年まで、三井金属鉱業株式会社が採掘していました。神岡鉱山として有名でした。
 この地域の地質は、飛騨の変成岩(片麻岩)と花崗岩(船津花崗岩、約1億8000万年前)、その上を手取層群(1億年前ころ)が覆っています。変成岩の中の石灰岩に花崗岩マグマが貫入した時に鉱床(スカルン型)ができました。鉱床は閃亜鉛鉱と方鉛鉱を主としたもので、亜鉛、鉛、銀などが採掘されていました。
 神岡鉱山の跡地の地下1000mに、ニュートリノを観測するためのカミオカンデが設置され、神岡は有名になりました。カミオカンデは、地下深部に陽子の崩壊によるニュートリノを観測するための巨大な装置です。
 神岡鉱山は、地下深部の丈夫な岩盤の中にあります。1000m分の岩石がカミオカンデの上をカバーしているので、「雑音」が少なくニュートリノ観測には適しています。また、大量の水をタンクにいれるのですが、きれいない水があることもカミオカンデ設置にむいていました。
 大量の水をタンクに貯め、タンクの壁には特殊な光電子増倍管が1000本も設置されています。ほとんど反応をしないニュートリノですが、まれに物質と反応することがあります。その反応は、水分子中の電子に衝突したとき、青白い光(チェレンコフ光)が発生します。その儚(はかな)い「かすか」な光を、光電子増倍管で検出する装置です。水の量が多いほど感知能力は高くなります。
 カミオカンデは、宇宙からくるニュートリノを観測するので、1987年偶然起こった超新星爆発によって飛び出した大量のニュートリノを観測しました。その結果、カミオカンデには、ニュートリノ望遠鏡としての機能もあることがわかりました。今では、望遠鏡の機能やニュートリノ性質についての研究も重視されています。
 カミオカンデ設立の中心となった小柴昌俊さんは、超新星爆発の観測の業績が評価されてノーベル物理学賞を受賞しました。
 現在、そのカミオカンデは役割を終えて、新たに(1996年から)スーパーカミオカンデが動きだしました。カミオカンデの跡地には、別の目的の研究施設ができています。
 一般公開は7月に行われているようですが、それ以外は研究する人しか入れません。近くの道の駅の「宙(スカイ)ドーム」で、カミオカンデの紹介がされています。そこに光電子増倍管の実物も展示されていました。テレビやホームページで施設や光電子増倍管を見たことがあるのですが、実物の光電子増倍管をみることができました。通り道だったのですが、あえてここに宿泊することによってカミオカンデを「かすか」にですが、体験することができてよかったです。

・超新星爆発・
カミオカンデがとらえた超新星爆発(SN1987A)は、
1987年2月23日にみつかりました。
私がニュージランドにいるときに報道されました。
そのとき同行した友人が天文マニアだったので、
超新星爆発の位置がわかり、
写真をとることができました。
超新星爆発は大マゼラン星雲でおきたものでした。
大マゼラン星雲は南半球でみえる星座なので
非常に幸運でした。
山奥の山頂で光害のない澄んだ空気のなかで
見ることができました。

・過疎・
富山空港から安房トンネル方面に向かいました。
ですから富山にいるつもりが、
神岡に向かう途中で岐阜県飛騨市になりました。
泊まったのビジネスホテルで、
早めに着いたので管理人のひとと
いろいろな話しました。
鉱山町で過疎が進んでいるとのことです。
田舎にいくといつもこの話が出ます。
しかし、神岡は鉱山町として発展して
三井が設立した神岡高等鉱山学校や病院もあったほどです。
しかし、一時は6万人もいた鉱山労働者も
閉山直前は、何度もリストラで激減しました。
他の鉱山や炭鉱も同じような歩みをしたのでしょうかね。

2012年9月20日木曜日

4_104 羽越調査 1:黒部川扇状地

 久しぶり(1年半ぶり)に、地球地学紀行のシリーズをお送りします。越中(富山)、信濃(長野)、越後(新潟)、羽前(山形)、羽後(秋田)をめぐる旅でした。今回は、その中のいくつかの地点を紹介していきます。まず最初は、黒部川です。


 9月9日から14日まで、野外調査にでかけていました。千歳空港から富山空港へ向かいました。千歳空港はあいにくの曇り空でしたが、富山に着くときには雲が晴れて、景色が見ることができました。富山空港へ着陸態勢にはいるとき、日本海側から海岸にそって下降していきました、その時、黒部川河口をみることができました。
 そして思いました、「これが地図帳でよく見た扇状地だ」と。
 昔のことなので定かではないのですが、中学校や高校の地図帳で、扇状地の説明で使われていたのが、黒部川の航空写真だったと記憶しています。その写真とそっくりの景色を、飛行機の窓から見ることができました。
 扇状地とは、河川(今回は黒部川)が、山地の急傾斜から平野の緩傾斜になるときにできる特徴的な地形です。広げた扇子(せんす)のような地形です。扇子の根本にあたるところ(扇頂といいます)が、川が山地から平野に出るところ、山地と平野の境界になります。川は、山地の急傾斜のところでは、侵食と運搬の作用が激しく働いています。それが扇頂からは、堆積作用に転換することになります。
 大量の土砂が、扇頂から下流にむかって堆積していきます。堆積が続くと、地形的に高くなり、やがて流路が変わり、新たに低いところへと向かいます。その結果、扇頂を中心として、放射状、同心円状に等高線が並んだ地形が形成されます。扇状地は、土砂たまる先端(扇端といいます)まで広がっていきます。
 扇状地の堆積物は粗い土砂を多数含んでいるので、河川の水は、扇状地では、かなりの量が浸透していきます。水は、伏流して地下水になっていくものも多く、もともとあった平野部の不透水層にまで達します。扇状地の扇端で、地下水が自噴する湧き水が点々とできることがあります。また、扇状地では、井戸を掘ると簡単に地下水ができます。水の豊富なところとなります。
 上流に人がほとんど住んでいない河川の扇状地は、非常にきれいな湧水が出ることになります。黒部川では湧水群があります。
 そんな特徴をもった黒部川扇状地ですが、一度は行きたいところだったのですが、飛行機から見ただけで、時間と調査ルートの関係で寄ることができませんでした。黒部川は、上流もふくめて、思い残しのできた地となりました。そんな時は、次の機会を待てばいいだけなのです。

・残念ネタ・
出かけたときの様子は、
別のメールマガジン(GeoEssay)に書くことが多く、
なかなか地球地学紀行を書く機会がありませんでした。
四国に滞在しているときは、
毎月書いていました。
この度、富山、長野、新潟、山形、秋田へと
調査に出かけました。
GgeoEssayに使いづらいような
残念なネタを紹介することにしました。

・今どきの扇状地・
手元にある最近の高校の地図帳をみてみると、
扇状地の例として使われているのは、
冨士川の支流の京戸川が
甲府盆地の平坦地に出たところの
航空写真が使われています。
黒部川の河口付近は、
今でも扇状地であることは変わりません。
なぜか、黒部川扇状地は地図帳にはないようです。

2012年9月13日木曜日

5_107 みちびき 2:GPS

 「みちびき」はGPSの電波を補完するものです。しかし、同じ衛星が4機なければべ運用できません。そして、7機になれば、日本独自のGPSシステムが樹立できるのですが、政府の考え方次第ですね。

 「みちびき」は、一日のうち8時間ほど準天頂にいる軌道となっています。このような人工衛星が、3、4機あれば、常にどれかが日本上空にいることになります。準天頂衛星の短所である、受信機が固定ではなく、全方位アンテナでよければ、準天頂のメリットを活かせることになります。
 このようなメリットを利用できるものとして、GPSがあります。GPSは、全地球測位システム(Global Positioning System)で、今ではカーナビや携帯電話の位置情報として、多くの人に利用されています。
 準天頂衛星は、日本地域専用(オーストラリアも)のGPSの精度の向上として利用できます。
 GPSの原理は、受信機が正確な時計をもっていれば、3つの衛星の電波が受信できれば、受信機の位置を特定することができます。正確な時計がないときは、4つの衛星の電波があれば、位置を特定できます。つまり、最低4機の電波が受信できなければな、正確な位置を決めるのには利用できません。
 地球全体を衛星でカバーするためには、24機が必要になります。ただし、故障に備えてバックアップも必要になります。
 現在使われているGPSは、アメリカがもともと軍事用に打ち上げたもので、31機のGPS専用衛星を利用しています。全世界をカバーするためには、24機で運用可能ですが、7機は予備としての役割りと、位置の精度を上げるために利用されています。衛星の数が多くなれば位置精度は高くなります。
 GPS衛星の電波を、アメリカは公開しているので、世界の国々が利用しています。
 以前、アメリカ軍は、民生用には(仮想敵国も利用可能とになるので)精度を上げられないように、妨害電波を混入させて100m程度の精度しかないようにしていました。今ではその妨害電波は解除されていて、10m前後の精度があります。ただし、衛星の受信状況によって精度はばらつきます。
 GPSのの問題点は、日本のように山が多いところや、都市部のビルの多いところでは、衛星の電波の補足が難しい状況がよく起こります。位置の精度を上げるには、できる限り天頂に衛星があることが、重要な条件になります。
 それを満たそうとするのが「みちびき」です。4機体制での運用がはじまれば、常にGPSにおける精度を保証できます。また、誤差の補正情報を送ることができれば、1m以下の誤差にできると考えられています。
 今後、4機体制になると、24時間、どれかの衛星が必ず、日本上空にいることになります。さらに、7機体制で運用できると、アメリカのGPS衛星を使わなくても、運用可能となります。まあ、どこまでいけるのは、政府の判断次第ですが。
 7機は無理でも、現在の1機では、試験しかできませんので、4機体制になることを祈りましょう。

・バックアップ・
私は、調査で、GPSを2台使っています。
1台は車に置きっぱなしにして
移動ルートを記録しています。
もう1台は、腕時計タイプのGPSで
サンプルや記載をしたときの位置を
記録するために使用しています。
毎日GPSのデータは取り込んで
パソコンにバックアップをしています。
大量の画像を記録するので、
毎日デジタルカメラのデータをパソコンに取り込みます。
以前は、それらをDVDに焼いていたのですが、
それが時間がかかり、なかなか大変でした。
予備のためで、いまだかつて破損して
DVDからのデータを使ったことはありませんでした。
パソコン以外に、ポータブルのハードディスクに
バックアップをとっていました。
それで十分でした。
今では、容量の大きUSBメモリ(126GB)に
バックアップをとるようになりました。

・テザリング・
現在調査中です。
いつもならデータ通信用の機器を持ってるのですが、
今ではそれも契約がきれたので、
今回は持って行きません。
メールが使えないと少々不安ですが、
まあ、調査に専念しましょう。
今後、テザリングができるスマートフォンがあれば
それに乗り換えたいと思っています。
でも、なかなか満足のできるスマートフォンがありません。
iPhoneがよさそうなのですが、
テザリングができません。
我が家が使っているキャリアはauで
iPhoneが使えるようになったのですが、
デザリングが日本ではできません。
そろそろiPhone5がでるようなので
テザリングができるのなら
即乗り換えなのですが。
どうなることやら。

2012年9月6日木曜日

5_106 みちびき 1:準天頂

 「みちびき」という人工衛星が、試験運用中です。準天頂衛星初号機というのが、「みちびき」の正式名称です。この人工衛星はどのような目的で、私達にどのようなメリットがあるのでしょうか。まずは、準天頂衛星初号機という言葉の意味からみていきましょう。

 日本の人工衛星「みちびき」というのをご存知でしょうか。2010(平成22)年9月11日に、H-IIAの18号機によって、種子島宇宙センターから打ち上げられたものです。「みちびき」は、正式には準天頂衛星初号機と呼ばれています。
 少々わかりにく言葉ですが、準天頂衛星初号機とはなんのことでしょうか。その説明をしていきましょう。説明が、「みちびき」の特徴を紹介することになります。
 天頂とは、地上からみて真上のことで、準天頂とは「ほぼ真上」のことです。日本の衛星ですから、日本から見て「ほぼ真上」という意味です。天頂に衛星がとどまるのは、実は非常に難しいことなのです。
 人工衛星は、上空を飛んでます。飛ぶことで遠心力を発生して引力に釣り合っています。遠心力は地球の中心と機体の延長線上にあります。地球の自転に合わせて人工衛星が同じ位置を飛ぶのは、非常に難しいことになります。周回軌道を飛びながら静止できるのは、赤道上空の軌道だけです。
 赤道上を地球の自転と同じ速度で飛べば、地表から見ると、衛星が止まっているように見えます。赤道上からは、その軌道の衛星は、天頂にあることになります。
 スカパーやBSなどのテレビ放送用の人工衛星は赤道軌道上にあります。そのような静止軌道は、受信用のアンテナを同じ方向に向けていおけばいいので、テレビなどの連続受信をするために、アンテナを固定させて置けるという便利さがあります。
 しかし、日本から見ると赤道上の衛星は、見上げる角度(俯角)が低くなります。また、高緯度ほど俯角は小さくなっていきます。東京では43度ですが、北海道では35度くらいになります。山や隣に高い建物があると電波が遮られます。
 日本の上空に静止することは、現実的には不可能となります。天頂に準じることなら、なんとか可能です。ただし、ある時間しか、そこには留まれませんが。
 赤道上の静止衛星にも、長所や短所があります。静止軌道をとるか、準天頂をとるかの選択となります。
 準天頂衛星とは、高度約3万2000~4万kmの軌道を、傾斜角40度ほどで、約一日(正確には23時間56分)かけてめぐります。「みちびき」の準天頂軌道は、日本の上空に長い時間いるように設定されていますが、移動しているので、受信用のアンテナを常に動かすか、指向性のないアンテナで電波を受ける必要があります。
 準天頂衛星は、地上から見ると日本からオーストラリアにかけての上空を8の字を描く軌道を巡っています。衛星が日本上空にできるだけ長くとどまるような軌道ですが、「みちびき」の軌道では、一日の内の3分の1しか、日本上空にありません。でもその間は、衛星が真上にあることになり、山やビルの多いところでも、信号が受信可能になります。このような長所を活かして、「みちびき」は利用されています。
 初号機とは、今後2号機、3号機と打ち上げが続くということを意味しています。計画では、4号機まで続くことになっています。「みちびき」は、準天頂衛星の初号機にあたり、現在、実証実験がされています。
 では、「みちびき」は、いったいなんのための衛星なのでしょうか。それは、次回としましょう。

・パラリンピック・
オリンピックが終わり、今はパラリンピック開催中です。
私は、オリンピックに続き、
パラリンピックにもはまっています。
前回の北京オリンピックは
アナログ放送の時期であったのと、
我が家の録画システムもあまりよくなかったので、
日々の結果をみるだけで
個々の競技を詳しく見ることができませんでした。
今では、地デジにもなり、
我が家でも、衛星も受信できるようになり、
4チャンネル同時録画もできるビデオになりました。
いろいろなチャンネルで録画しては、
興味あるところをみています。
こうみてくると、この4年間に
我が家の映像視聴状況も大きく変わってきました。
その延長線で、パラリンピックも初めて見たのですが
なかなか見応えあります。
NHKなどの裏の人間ドラマもみると
よりパラリンピックも面白くなります。

・新学期・
北海道の人は、暑さに弱いので、
私も家族もぐったりしています。
ただし、夕方からは涼しい風が吹くので、
夜は快適に眠れるので、何とかが疲れがとれています。
まだ暑い日が続いてます。
先日も夜中に激しい雷がありました。
あまりの激しさに目が覚めてしまいました。
その後は蒸し暑くて、なかなか寝付けませんでした。
そんな暑い中、二学期がはじまりましたね。
今年は、9月1日、2日が土・日曜日だったので
少々長い夏休みだったようですね。
北海道では、小・中・高校の夏休みは
とっくに終わっているので、
新学期の始まりという気がしません。
大学はまだ夏休みの真っ最中ですが。