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紅葉の季節になりました!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年10月21日(日)

紅葉の季節になりました!

毎年我々を楽しませてくれる紅葉はどうして起きるのでしょうか?実はあまりよく理解していないのでは無いでしょうか?
まずは、葉が色づく条件があります。
1.地域によって異なりますが、一般的には朝の最低気温が8℃前後(※)より低くなる日があって、しばらくして色づき出します。
2.昼間の時間が短くなることで色づき始めます。
3.たっぷり日光を浴びる必要があります。
紅葉の色の変化は色素により緑→黄色→赤色と変化していきます。その色素とは次の3つです。
○ 緑色の色素「葉緑素クロロフィル」:葉を緑色にしている色素のことで、光を吸収し、二酸化炭素+水を、酸素+炭水化物に換えるためのエネルギーを供給しています。
○ 黄色の色素:「カロチノイド」:葉を黄色にする色素。光からエネルギーを吸収する役割を持ち、そのエネルギーはクロロフィルに運ばれます。
・赤色の色素「アントシアニン」:葉を赤色にする色素。熟したリンゴやブドウの皮の赤い色の原因となるものです。
一般的な紅葉の仕組を図解すると次のようになります。
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もう一つ疑問に感じるのは、カエデやサクラなどの葉は赤く染まるのに、イチョウやポプラなどの葉は黄色に染まるのは何故だろうということです。実は色づく仕組みが違っているのです。カエデのように赤く染まる葉は、秋が深まり気温が低下し日が短くなると、葉の根元と枝の間に【離層(りそう)】と呼ばれるワインのコルク栓のような組織が形成されます。それにより、光合成で作られた糖が枝などに届かず、日光を浴びて糖とタンパク質が化学反応し、アントシアニンという赤い色素が作られるのです。(その図解)

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一方、イチョウなどの黄色くなる葉はカロチノイドとクロロフィルが含まれています。季節が進み気温が下がると、クロロフィルが先に分解され、分解が遅いカロチノイドの色が際立って見えるようになり、黄色く見えるようになるのです。(その図解)

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はやぶさ2・リュウグウへの着地延期!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年10月12日(金)

はやぶさ2・リュウグウへの着地延期!

今月末に予定されていたリュウグウへの着地が来年1月以降に延期されました。JAXAの発表によれば、画像の分析結果、地表面が想定以上に険しい為、今後慎重に場所を選んで着地を目指すとのことです。着地に支障が出る直径50センチ以上の岩が多いので、直径100メートルの場所ではなく、直径20メートルに範囲を狭め、より安全な場所を探すことになりました。11月~12月は、はやぶさ2との交信が悪くなるため1月以降にしたものです。着地に失敗すると全てが台無しになるので、慎重を期してもらいましょう!

はやぶさ2・マスコット着陸に成功!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年10月06日(土)

はやぶさ2・マスコット着陸に成功!

10月3日にマスコットが無事リュウグウに着陸して、その後17時間の地表分析に成功しました。マスコットは、ドイツ航空宇宙センター(DLR)とフランス国立宇宙研究センター(CNES)が共同開発し、JAXAの探査機に乗せるという国際共同ミッションで、大きさは縦横約30センチ、高さ約20センチの直方体です。小惑星の鉱物を近赤外線と顕微鏡を使って観測、分析する「分光顕微鏡」のほか、磁力計、広角カメラ、温度を測る熱放射計を搭載しています。ミネルバ2は表面の撮影をするだけでしたが、マスコットは分光顕微鏡を使って表面の物質をその場で分析することによって、鉱物に有機物や水が含まれるか、どのような鉱物かなどを明らかにでき、リュウグウの形成過程に迫る科学的なデータを得られると期待されています。はやぶさ2は「リュウグウへの計画通りの到着」「ミネルバ2の2台の分離成功」に続き、「マスコットの着陸と分析」に成功し、着実に運用のハードルを越えてきました。今月末には本番と言える探査機本体の着陸が予定されています。岩石などの凹凸が激しい地表に無事到着させて、一連の作業とデータ収集が出来るのか注目されます。画像はマスコットのイメージです。
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本庶京都大学特別教授・ノーベル医学・生理学賞授与!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年10月02日(火)

本庶京都大学特別教授・ノーベル医学・生理学賞授与!

本庶特別教授がノーベル医学・生理学賞の授与が決まりました。対象となったのは、本庶特別教授の基礎研究に小野薬品工業が協力して製品化にこぎつけた「オプジーボ」と称し、世界のがん治療を革新した免疫治療薬です。オプジーボは「免疫チェックポイント阻害薬」と呼ばれる薬剤ですが、がんの発生過程からオプジーボの必要性に至るまでを辿ってみましょう。

    人間の周りには、細菌やウイルスなどの病原体が無数に存在しており、常に体内に侵入してくるのですが、それらの病原体などから体を守っているのが免疫です。免疫は、常に体内を監視しており、がん細胞も含めて異物を見つけると、その異物を攻撃して体内から排除しようとします。

    この役目を担っているのは白血球の一種であるリンパ球のT細胞です。リンパ球には他にNK細胞とB細胞がありますが、T細胞が主に異物(感染した細胞など)を見つけて排除するという、免疫機能において重要な役割を担っています。

    体内では毎日多数の異常な細胞も発生していますが、通常は免疫の力によって異常な細胞は排除されています。一方、免疫細胞には、正常な細胞を攻撃しないように、過剰な免疫が働かないようブレーキとなる「制御システム」も備わっています。これを「免疫チェックポイント機構」と呼びます。

    がん細胞は、正常な細胞からがん細胞へ変化していく中で、「免疫から逃れる力」を得ていきます。がん細胞がPD-L1というタンパク質をつくり出し、T細胞に存在する物質(PD-1)と結合すると、免疫チェックポイント機構を変質強化するが如くT細胞が働かないようにするのです。

    ここで今回の主役であるオプジーボの登場です。オプジーボは、T細胞のPD-1と結合して免疫の働きにブレーキがかからないようにする免疫チェックポイント阻害剤と呼ばれる薬剤なのです。オプジーボが血液に入ると、T細胞のPD-1と結合し、がん細胞とT細胞の結合が阻害されます。その結果、T細胞はがん細胞からの妨害を受けることなく、がん細胞を攻撃できるようになるのです。

本庶研究室で「PD-1」を発見してからオプジーボが販売されるまで二十数年かかっているそうですが、ノーベル賞授与に十分値する成果だと思います。日本ではすでに悪性黒色腫(メラノーマ)、非小細胞肺がん、腎細胞がん、頭頸部がん、ホジキンリンパ腫、悪性中皮腫、胃がんなどのがん種での投与が承認されていますが、今後は一人でも多くのがん患者が恩恵を受けられるように、オプジーボの適応拡大に期待しましょう!

モンスター銀河・はやぶさ2!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年09月19日(水)

モンスター銀河・はやぶさ2!

  モンスター銀河の内部解明!

124億光年離れたところに、地球の属する銀河系(天の川銀河)の1000倍ものペースで星が生まれているモンスター銀河「COSMOS―AzTEC―1」が存在しています。星を形成するもとは銀河に内在する大量のガスやチリだそうです。今般、国立天文台などの国際共同研究チームは、遠方の銀河を高い解像度で観測できるチリのアルマ電波望遠鏡を使い、モンスター銀河の内部を詳しく観測しました。その結果、モンスター銀河の中心部にガスの多くが集まっていただけでなく、中心から離れた所にも別のガスの塊があり、銀河全体で星が生まれやすい状態になっていたことが分かりました。平均的には、ガスやチリは可視性のある物質で銀河の質量エネルギーの5%程度を占め、重力だけに反応しガスやチリの消失を押さえているダークマターが23%程度なのですが、この銀河ではそれらの比率が高いのかもしれません?画像を見るとすごい迫力が伝わってきます!

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  はやぶさ2・本格探査開始!

本格探査の第一歩は今月21日に行われる小型ロボット「ミネルバ2-1」の投下です。はやぶさ2が高度50メートルまで下降して、直径17センチ、高さ7センチの円筒形で、重さは約1キロの小型ロボットを2機北半球に投下します。役目は地表の撮影や温度の測定ですが、もう一つ重要な狙いがあります。それは重力が地球の8万分の1しかない微小な重力環境での移動技術の実証です。初代はやぶさでの経験も活かして今回採用しているのは、ビー玉を床で弾ませるように回転するモーターの勢いでジャンプし、着地する際の反動を利用して距離を稼ぐ独自の方式です。さらに、地球からの指示は受けず自律して活動します。この方式がうまくいくか注目しましょう!小型ロボット「マスコット」も10月3日に南半球に投下して、鉱物の調査や温度測定、磁場の有無の検証などを行うことになっています。

宇宙全体の物質エネルギーを構成しているのは?

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年09月11日(火)

宇宙全体の物質エネルギーを構成しているのは?

物理学と天文学の難しい話ですが2013年の欧州宇宙機構の発表によると、宇宙全体の物質エネルギーは我々が見知ることが出来る物質(大半を占めていると思われるのは水素やヘリウム)は4.9%、暗黒物質(ダークマター)が26.8%、暗黒エネルギー(ダークエネルギー)が68.3%です。見える物質日本人は天体そのものやガス状帯にあるすべての原子が含まれています。暗黒物質(ダークマター)とは、「重力を通してのみ物質と影響を及ぼし合う見えない物質」です。暗黒物質の量の測り方はまず、見えている光から星の質量を推定し、次に、見えている星の運動から、銀河の総質量を推定します。総質量から、星の質量を引くと、残りは〈見えていない物質の質量 = 暗黒物質の質量〉と考えらます。そもそも暗黒物質が注目されたのは次の様な疑問でした。宇宙には数多くの銀河が集った「銀河団」と呼ばれる天体の存在があり、銀河団に属する個々の銀河は秒速約1000キロメートルという非常に大きな速度で乱雑な運動をしています。疑問は、「そんなに速く運動している銀河が、なぜひとつのまとまりとして集まり銀河団を形成できているのか」ということでした。銀河団は銀河が互いの重力で引かれあって集まっていると考えるのが自然なのですが、銀河の運動速度はとても大きくて、銀河や銀河どうしの間に満ちているガス(=見えている物質)が持つ重力だけでは互いを繋ぎとめられません。そこで、「銀河が大きな運動速度を保ちつつ集団でいられるのは、見えていないけれど重力を及ぼす物質が銀河団に多数含まれているから」という考えが生まれました。また、銀河団には摂氏約1兆度に達するガスが閉じ込められているのですが、これほど高温のガスを閉じ込めておくには強い重力が必要で、見えている物質だけでは足りないと分かったのです。決定的な証拠は銀河団同士の衝突した跡とされる「弾丸銀河団(Bullet Cluster)」を観測することで得られました。この弾丸銀河団のX線を観測したところ、画像の中央に広がる赤い靄の様な物質(ガス)の分布があり、一方で、重力源がどこにあるかを調べることができる「重力レンズ効果」を用いた結果、赤い物質を取り囲むようにしている青い靄状の重力源の分布が確認できました。普通の物質の分布と重力源の分布がかなり異なっていることから、「見えないけれど重力だけは及ぼす物質」がたくさんあることがハッキリ分かったのです。

darkmatter

暗黒エネルギーとは、宇宙全体に広がって負の圧力を持ち、実質的に「反発する重力」としての効果を及ぼしている仮想的なエネルギーです。互いに反発する性質があるため、宇宙膨張を加速する原因となり得ます。しかしビッグバンから現在も観測されている宇宙の加速膨張は暗黒エネルギーの質量だけでは説明がつかないようで、ダークエネルギーよりもずっと高いエネルギー密度の反発力を持つであろう「インフレーション」という物質の存在が指摘されています。宇宙の話しは奥が深いですね!

はやぶさ2・着陸点決定!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年09月07日(金)

はやぶさ2・着陸点決定!

JAXAによると、既にリュウグウに歩けば11分で着いてしまう距離まで近付いているはやぶさ2ですが、リュウグウの地表を丹念に調査し、弱くて複雑な重力場が発生している条件も加味して、着地点が決定されました。その場所は下記画像のピンク色で囲まれた「L08」です。オレンジ色の「L07」と「M04」は、L08に何か問題が起こった時の予備候補に挙げられました。リュウグウの赤道から200m圏内にある直径100mの平地で、傾斜が30度以下、地表の岩石が高さ50cm以下、表面温度が97℃以下などの細かい条件をすべてクリアした場所です。同時に2台の探査機ミネルバ2とマスコットも降り立ちます。重さ600kgのはやぶさ2は着陸の最初のリハーサルを9月12日と、10月半ばに行なうことになりました。そして本番1目の着陸も10月下旬になるそうです。それに先行してミネルバ2は9月20か21日に、マスコットは10月2から4日に運用を開始する予定に決まりました。重さ3.3キロの探査ロボットであるミネルバ2は着陸後、探査ロボット車「ローバー1A」と「ローバー2A」の2機を展開します。それぞれ重さ1キロの探査車2台「ローバーズ」は、それぞれの車にモーター駆動の内部積載物があり、回転して動力を生んで探査車に小惑星の表面を進ませます。リュウグウの画像を撮影して持ち帰るため広角で立体映像を撮影できるカメラが搭載されています。マスコットは「移動小惑星表面探査機(Mobile Asteroid Surface Scout)」の略称で、広角カメラ、鉱物組成を調べる顕微鏡、気温を計る放射計、磁場を計測する磁気探知器が積まれている重さ10キロの計器群です。いよいよはやぶさ2のリュウグウ着陸が近づいてきました。今後の展開に注目です!

アイアンマンのように飛べるジェット・スーツ発売!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年08月08日(水)

アイアンマンのように飛べるジェット・スーツ発売!

英国のGravity Industriesが空を飛べるジェット・スーツを開発し、ギネス世界記録を樹立しました。さらに同社はこのスーツを340,000ポンド(約4,970万円)で販売することを決定したそうです。このスーツは170馬力のジェット・エンジンを5機搭載し、ヘルメットにはカメラとヘッドアップ・ディスプレイがあり、燃料タンクもセットで背負わなければなりません。自在に操れるようになれば、時速52kmで地表を滑空することができるようになるそうです。しかし、ただスーツを着れば飛べるのではなく、重力に逆らうジェットを制御するための筋力やバランス能力が不可欠なので、初めて自転車に乗るときみたいに練習が必要だそうです。そのため、同社では90分の飛行レッスンが受講できる体制を整えています。そこでは、筋肉の使い方や離着陸時の安全な姿勢を教えてくれるほか、クレーンに吊られながら空中浮遊体験ができるそうです。空を飛べることに対する興味は誰もが持っていると思いますが、ちょっと価格が高いでしょうか?

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大接近中の火星について!

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年08月04日(土)

大接近中の火星について!

現在、火星が地球に大接近しています。この機会を逃すまいと望遠鏡が良く売れているそうです。火星と聞いて思い出すのは、昔SF小説によく出てきた火星人ですが、これまでの調査で存在しないことが明らかになっています。しかし、かつて生命が存在していた可能性はあるので、現在も調査は続いています。地球のすぐ外側を公転している火星について、詳細を知っている人は余り多くないのではないでしょうか?一部を紹介しましょう!

・公転周期:1.88年

・自転周期:24時間7分(地球とかなり似ています)

・半径:地球の0,53倍(意外と小さいです)

・質量:地球の0.11倍

・表面重力:地球の0.38倍

・地軸の傾き:約25度(地球と同様四季があります)

・気温:20℃~-130℃(時期と場所により異なります)

・大気の成分:大半が二酸化炭素

・気圧:地球の約0.6%(ほとんどない状態です)

・オリンポス山:太陽系で最も高い山で高さは約25,000m(エヴェレストの3倍近くあります。見てみたいですね)

・マリネリス峡谷:長さ4,000km、深さ5,000~10,000m(マリアナ海溝が4,000km続いている感じですね)

・北極と南極:ドライアイスと氷からできた極冠があります(その地下には永久凍土の形で多量の水が存在すると考えられています。これが火星移住を検討する要因なのでしょう)

・太陽から受ける熱量:地球の0.4倍

・地球に接近する周期:2.2年

富士山が噴火したら?

カテゴリ: 雑記(科学、自然) 公開日:2018年08月02日(木)

富士山が噴火したら?

気象庁が「宝永」級の富士山噴火が発生したときに起こる最大降灰量の分布予想図を公表しました。約15年前に同様の試算を実施しましたが、その時は日ごとの気象状況までは考慮しなかったので、都心の降灰を数センチ程度と推定していました。実際の宝永噴火も都心の降灰は数センチだったとされています。しかし、今回は1707年12月に発生した宝永噴火の噴煙の高さや継続時間の推定値と、気象庁が2015~17年に解析した日々の風向きや気圧などの詳細なデータを用いて推計し、1096通りの降灰パターンを導き出しました。さらに、全パターンを重ね合わせた最大降灰量の分布図も作成しました(下記画像)。降灰の範囲は季節で異なり、冬は季節風の影響で東方向に集中し、夏は全方位に降る傾向がわかりました。春や秋に多い富士山から北東方向に風が吹くケースでは、都心に厚く積もるそうです。様々なパターンで数字は異なりますが、少なくとも東京都心部でも10センチ以上積もる可能性のあることがわかりました。火山灰は1ミリ以上で道路が覆われ、5ミリ積もると鉄道が運行できなくなるとされています。鹿児島県の桜島噴火で市内の降灰がたまに見られますが、毎回その除去には大変な苦労をされています。降灰の後に雨が降ると灰が固まって中々除去できませんし、灰の粒子が尖っているので、自動車の車体塗装や窓を傷つけます。場合によってはビルの大きなガラスなども傷めてしまうのです。10センチ以上も積もったら、大都会東京は長期に亘りマヒしてしまうことでしょう。気象庁の発表を踏まえ、政府は今秋までに中央防災会議に有識者検討会を設置し、気象研の推計も参考に富士山の降灰対策に本格的に乗り出すそうです。出来れば富士山にはじっとしていてほしいですね!

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