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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参考 国土交通省：水素エネルギー社会におけるインフラおよび都市・住宅に関する研究
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活性汚泥モデル―ASM1,ASM2,ASM2D,ASM3 |
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| 環境新聞社 |
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トコトンやさしいバイオガスの本 (B&Tブックス―今日からモノ知りシリーズ) |
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ブラックホールの大きさ
ブラックホールの大きさはどのくらいだろうか？ブラックホールの大きさと言っても、ブラックホールの重さによって違う。そこで、ここでは太陽と同じ重さのブラックホールを考える。
この宇宙ではふつうの星やブラックホール以外にも、白色矮星や中性子星といった天体も存在する。そこでこれらの天体の大きさも比べることにする。白色矮星も中性子星も、太陽と同じ重さの場合を考える。
太陽は地球の109倍の大きさがあるが、地球とほぼ同じ大きさが白色矮星と呼ばれる星である。太陽のような比較的軽い星は最後には、このような地球サイズの白色矮星になる。
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参考 アストロアーツ： 小規模の銀河群に太陽の170億倍の大質量ブラックホール
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天の川の真実―超巨大ブラックホールの巣窟を暴く |
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巨大ブラックホールと宇宙 |
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4.3光年先へ生命探査機 ホーキング博士ら計画
英国の著名な宇宙物理学者スティーブン・ホーキング博士は十二日、ニューヨークで記者会見し、光速の5分の1という極めて速い速度で飛ぶ小型探査機「ナノクラフト」を開発し、太陽系外の惑星や生命体を探す計画を発表した。米フェイスブック創業者のザッカーバーグ氏も計画に名を連ねた。
太陽系にもいずれ寿命が来るため、博士は「（人類が）生き残るためには他の星に住むしかない」と述べた。地球が属する天の川銀河には、居住可能な惑星が数十億個は存在するとの研究報告もある。
目指すのは、太陽系から最も近い恒星系をつくるケンタウルス座α星。地球から4・3光年離れており、現在の技術では三万年かかるが、ナノクラフトは地上の多数のアンテナがレーザー光で推力を与え続ける方式で高速を維持し、約20年で到達する。
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参考 産経新聞：太陽系外の生命探査へ 光の1/5の速度で超高速探査機開発
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ビジュアル 宇宙大図鑑 |
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| 日経ナショナルジオグラフィック社 |
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宇宙大航海 日本の天文学と惑星探査のいま（別冊日経サイエンス175） (別冊日経サイエンス 175) |
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地球の生命の歴史
地球に生命が誕生したのはいつ頃だろうか？
およそ46億年前、地球は誕生したといわれている。44億年前には現在、知られている最古の岩石鉱物が現れる。35億年地球上に最初の生命が誕生した。32億年前には、光合成をする生物が現れる。シアノバクテリア(藍藻）という。ストロマトライトは藍藻（シアノバクテリア）の活動で形成された岩石だ。
10億～6億年前、この頃、多細胞生物が出現したと考えられている。多細胞生物は原口 (生物学)の獲得により強力な捕食能を有するに至った。6億～5億5000万年前、エディアカラ生物群と呼ばれる生物群が誕生している。
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参考 National Geographic news：糸をつないで子育てする古生代の節足動物
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カンブリアンモンスター図鑑カンブリア爆発の不思議な生き物たち |
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被子植物の授精「重複受精」
被子植物は、花粉が雌しべの柱頭に着くことを受粉と呼ぶが、受粉すると花粉から花粉管が伸び、それが胚珠に届き、胚珠内にある卵細胞と花粉管内の精核（精細胞）が融合することで受精する。また、被子植物は重複受精と呼ばれる独特な受精形式を行う。
重複受精は被子植物に特有の受精様式で，一般に2個の精核のうちの一つが卵核と合体する生殖受精と、もう一つの精核が二つの極核と合体する栄養受精とが同時におこることをいう。卵は授精すると種子の中の胚になり、極核は授精すると胚乳になる。胚乳は胚が成長して発芽するときに養分となる。
この現象は1898年にナワシンS.G.Nawaschinがマルタユリで最初に見いだしたもので，裸子植物の受精とは多くの点で異なる。
被子植物で受精が行われるためには、雌しべに受粉した花粉から発芽・伸長した花粉管が、雌しべの中を通過し、卵細胞を包んでいる胚珠へと精細胞を運ぶことが必要である。
では精細胞の運び屋である花粉管が、なぜ迷わずに目的地である卵細胞を探し当てることができるのだろうか？
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参考 サイエンスポータル： 植物の授精効率を高める糖鎖アモールを発見！
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被子植物の起源と初期進化 |
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オスが出産する唯一の動物
これだけ産んでも、生き残るのは0.5パーセント以下。つまり、10匹足らずだ。タツノオトシゴの生息数についての資料は少ないものの、サンゴ礁の減少や環境汚染、また、主にアジアにおける乱獲により、ほぼ世界中に分布する35種類のうち、一部のタツノオトシゴは絶滅の危機に瀕している。
こんな見た目でも、タツノオトシゴはヨウジウオという魚の仲間だ。ほかの魚類と異なり、一夫一婦制で、一生に1匹の相手とだけ交尾をする。オスのお腹には育児嚢（いくじのう）という袋があり、メスがこの袋に卵を産みつけ、オスが受精させてから2～4週間後に、ほぼ自分と同じ姿をした子どもを出産する。
オスが妊娠して子どもを産む唯一の動物であるタツノオトシゴ。種によって異なるが、一度に最大で2000匹もの稚魚を産むオスもいる。その貴重な出産シーンの撮影に成功した。
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参考 National Geographic news：一気に2000匹！タツノオトシゴのオスの出産シーン
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とうさんはタツノオトシゴ |
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ここがすごい！進化するLSI
LSIとは、IC（集積回路）のうち、素子の集積度が1000個～10万個程度のもの。また、単にICの同義語。
1970年代にそれまでの初期のICから飛躍的に集積度が高まった技術や製品を区別するために生まれた呼称だが、現在では「IC」という語と同じく単に半導体集積回路一般を指す言葉として使われている。
時代が下り、集積度が10万を超えるものをVLSI、１000万を超えるものをULSIと呼んで区別した時代もあったが、21世紀に入ってからはこうした区別もほとんど使われなくなった。
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参考 JSITA半導体部会：先端の半導体技術は今 ルネサス：半導体ができるまで
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半導体がわかる本 (なるほどナットク!) |
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図解入門よくわかる最新半導体プロセスの基本と仕組み[第2版] (How‐nual Visual Guide Book) |
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有機半導体とは何か？
有機半導体（Organic Semiconductor, OSC）は、半導体としての性質を示す有機物のことである。
半導体特性は、ペンタセンやアントラセン、ルブレンなどの多環芳香族炭化水素や、テトラシアノキノジメタン (TCNQ) などの低分子化合物をはじめ、ポリアセチレンやポリ-3-ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)などのポリマーでも発現する。
1977年に白川英樹らによってヨウ素をドープしたポリアセチレンのフィルムが高い伝導度を示したことが報告された。この業績により、白川英樹は2000年に「導電性高分子の発見と発展」を理由にノーベル化学賞を受賞した。
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参考 マイナビニュース：東大、指の力を加えるだけで電気伝導率を2倍にする有機半導体を開発
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先端 有機半導体デバイス: ―基礎からデバイス物性まで― |
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カラー図解でわかる 大画面・薄型ディスプレイの疑問100 液晶・プラズマ・有機EL・電子ペーパーはなにが違うのか? (サイエンス・アイ新書) |
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半導体集積回路「LSI」の配線
LSIとは、多数のトランジスタやダイオード、抵抗、コンデンサなどの電子部品（素子）を、一つの半導体チップに組み込んだ集積回路（IC）のことである。ICとほぼ同じ意味で用いられることも多い。
LSIは、「ムーアの法則」で表現されているように、時代とともに集積度と性能が指数関数的に向上している。1970年代には、1つの半導体チップに1000個～10万個の素子が集積されていたが、1980年代には、10万個～1000万個のレベルとなり、今日では、10億個以上の素子が集積されている集積回路も存在する。
集積回路などの配線は、シリコン基板に作り込まれたMOSFETなどを接続するために、その上に何層にも蒸着、スパッタリング→ エッチングされる配線層と、多層の配線層を垂直に接続するビア層の、金属配線層にアルミや銅が使われている。
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参考 マイナビニュース： 銅錯体溶液のレーザー照射で通常環境でも銅配線が可能に
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LSI工学 システムLSIの設計と製造 |
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よくわかる 半導体LSIのできるまで |
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木星のオーロラの原因を解明
オーロラ（aurora）といえば、地球の極域近辺に見られる大気の発光現象である。その原因は太陽からの「太陽風」と呼ばれるプラズマの流れであり、プラズマは常に地球に吹きつけていて、これにより地球の磁気圏は太陽とは反対方向、つまり地球の夜側へと吹き流されている。
太陽から放出されたプラズマは地球磁場と相互作用し、複雑な過程を経て磁気圏内に入り、地球磁気圏の夜側に広がる「プラズマシート」と呼ばれる領域を中心として溜まる。このプラズマシート中のプラズマが何らかのきっかけで磁力線にそって加速し、地球大気（電離層）へ高速で降下する。
これが、大気中の粒子と衝突すると、大気粒子が一旦励起状態になり、それが元の状態に戻るときに発光する。これがオーロラである。発光の原理だけならば、オーロラは蛍光灯やネオンサインと同じである。
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参考 アストロアーツ：ひさきで探る、木星のX線オーロラと太陽風
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X線物理学の基礎 (KS物理専門書) |
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X線が拓く科学の世界 基礎知識から人体に対する影響、医療への応用、宇宙探査、犯罪捜査、分子の世界の解明まで (サイエンス・アイ新書) |
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熊本・阿蘇・大分地震相次ぐ
2016年4月14日午後9時26分ごろ、深さ11キロを震源とするマグニチュード6.5の地震があり、熊本県益城町で震度7の激しい揺れを観測した。震度7というと5年前の東日本大震災以来である。事態はこれで終わらない。
4月16日午前１時25分ごろ、熊本地方を震源とする地震があり、熊本市などで震度6強の揺れを観測した。地震の規模はマグニチュード(Ｍ)7.3と推定される。気象庁は同地震が14日以降の熊本地震の「本震」との見解を示した。
熊本県ではその後、余震とみられる体に揺れを感じる地震が続いていて、15日午前0時すぎには、熊本地方の深さ10キロを震源とするマグニチュード6.4の地震で熊本県宇城市で震度6強を、熊本市南区や熊本県氷川町で震度6弱をそれぞれ観測した。
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東京直下地震 3年以内震度9 |
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Newton 必ずやってくる 首都圏巨大地震: 史上例のない一極集中都市を襲う，想定不能な大被害 |
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地球の重力はどこが一番大きいか？
重力とは地球が物体をその中心方向に引き付ける力である。地球上で質量が 1 kg の物体に作用する重力の強さというのは約 9.8 N でほぼ一定である。（重力加速度 g=9.8 m/s²）
だが、精密に調べてみると重力は地球上の場所により、あるいは時間によっても変化している。例えば地球は自転しているから、遠心力がはたらく。
重力は地球の中心に向かう引力と、自転軸から垂直に遠ざかろうとする遠心力の合力である。だから、実は重力（鉛直線の向き）は両極と赤道以外の地点では地球の中心に向いていない。
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参考 National Geographic news：火星の重力マップ公開、驚きの新事実が明るみに
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重力理論 Gravitation-古典力学から相対性理論まで、時空の幾何学から宇宙の構造へ |
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Newton 重力とは，いったい何なのか: 21世紀物理学の最重要課題 |
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サンゴの白化現象とは？
白化現象というと珊瑚礁のサンゴが白くなる現象。サンゴの中に共生する直径0.01ミリほどの褐虫藻が、海水温があがって30℃以上になると、サンゴから抜け出してしまうことにより起こる。褐虫藻が戻らないとサンゴは死んでしまう。
沖縄周辺では2001年と2007年夏にも白化が起こったが、これは全世界的な現象ではなく、沖縄周辺での暖水塊の発生によるものと考えられている。また、高水温だけでなく、淡水や土砂の流入、強光などすべてのストレスが白化を引き起こしす。これらストレスの複合効果も考慮しなければならない。
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参考 National Geographic news：世界最大のサンゴ礁で大量死
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海の生き物のふしぎ イソギンチャクを振り上げて威嚇するカニとは？体の色をガラリと変えてメスに求愛する魚とは？ (サイエンス・アイ新書) |
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週刊ユネスコ世界遺産 No.61 2002年 1/24号 オーストラリア グレート・バリア・リーフ，ウルル，カタ・ジュタ国立公園 |
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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。
エネルギー資源の乏しい我が国は、石油や石炭、天然ガスなど、そのほとんどを輸入に頼っていて「エネルギーの自給率」はわずか４％しかない。これは先進国の中でも最も低い割合である。
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参考 CNN news：インドの国際空港、太陽光で電力の自給自足を実現
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エネルギー自給自足時代がやってきた―休耕田を生かす「水素農家」の出現が日本をエネルギー自給国に変える |
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作る自然エレクトロニクス―太陽電池、水車、風車、火、人力を利用してエネルギーを自給自足 (ハードウェア・セレクション) |
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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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参考 National Geographic news：ソーラー道路の開発進む、仏は5年で1000kmに
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再生可能エネルギー100%時代の到来 |
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Newton クリーンで無尽蔵 新エネルギー: 風力，太陽光，小水力－その真の実力に迫る! |
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