弁護士会の読書

※本欄の記述はあくまで会員の個人的意見です。

宇宙

2009年3月24日

国際宇宙ステーションとはなにか

著者 若田 光一、 出版 講談社ブルーブックス

 国際宇宙ステーションに初めての日本人宇宙飛行士として搭乗した著者の体験をまじえた解説書です。宇宙ステーションというので、地球からはるか彼方にあるのかと思っていましたが、なんていうことはありません。地球のすぐ近くをぐるぐる回っているのですね。
 近すぎて丸い地球の全貌もみることはできないそうです。なーんだ、と思わずつぶやいてしまいましたが、それでも、この本を読むと、宇宙飛行士って大変な仕事なんだなと思いました。なにしろ、狭い狭いスペースで、下手をすると何か月も生活するのですからね。
 トイレも大変です。そして、運動不足解消のために身体を動かしても、好きにシャワーを浴びるなんてことはできません。水は宇宙ではとても貴重品なのです。
 国際宇宙ステーション(ISS)は、1998年11月に建設が始まり、2000年10月末から宇宙飛行士が2~3人ずつ交代で数ヶ月ずつ暮らしている。
 ISSは、地球の周りを90分で一周し、日の出と日の入りが45分ごとに訪れる。
 ISSの中では、毎日、レントゲン写真を数回取られるほどの放射線を被曝する。
 ロシアは、ソ連時代から抜本的なコンセプトの変更はせず、職人芸的な地道な細かい改良を加えていくことで、信頼性の高い確立された宇宙往還システムを作り上げた。
 ロシアの宇宙船ソユーズは3人乗りである。その利点は、システムがシンプルで、信頼性が高く、6か月以上もISSに係留することが可能なため、緊急帰還にも対応できることにある。これに対して、アメリカのスペースシャトルは7人乗りだし、20人の貨物も運べる。
ソユーズ宇宙船は、1回1回が使い捨て。スペースシャトルは再利用される部分が多い。ところが、使い捨ての方がロスが大きいかというと、必ずしもそうとは言えない。事業として長く続くためには、製品を新しく作り替えながら量産していくという形が望ましいのと同じである。
 ソユーズは、宇宙飛行士の立場から言うと、運用性に関して、非常に洗練されている。自働が多く、何より、安全第一となっている。それもあって、ロシア語の習得は宇宙飛行士には必須となっている。宇宙飛行士の基礎訓練1500時間のうち、英語とロシア語に200時間ずつ割いている。4分の1が語学訓練である。語学は、宇宙飛行士にとってそれほど重要視されている。
 宇宙にいると、地上の骨粗しょう症の10倍の速さで骨量が血中に溶け出す。宇宙では毎日、2時間の運動をしていても、2割は筋肉が衰えてしまう。
 ISSのなかの酸素は、水を電気分解して作りだす。水素の方は機外に出してしまう。
 ISSに必要な水の大半は、地上からプログレス補給船で運んでいる。年間6800キログラムになる。運搬費に換算すると、コップ1杯の水が30~40万円になる。うへーっ、こりゃあ高い水ですね。
 そこで、尿を蒸留して水に変え、空気中の湿度を除湿した水や使用済みの水と一緒にろ過・浄化処理して飲料水として再使用するシステムがすすめられている。うむむ、気にしなければいいのですかね……。昔はやった健康法に、朝一番の自分の尿をコップ一杯飲むというのがありました。さすがに私にはできませんでした。
 ISSのトイレはロシア製。アメリカは1900万ドル出して、ロシア製トイレシステムを購入した。コストや信頼性を運用実績に照らして検討した結果のこと。
 宇宙飛行士は、アメリカ100人、ロシア40人、日本8人、ヨーロッパ10人、カナダ6人となっている。
 宇宙飛行士は、こわがりのほうが良い。怖さを知らない人は逆に危険だ。
 宇宙飛行の訓練は、その多くが不具合対策である。
 操縦・航法・交信という作業の優先度を常に意識し、全体像を把握しながら先を読み、的確に運用作業をこなす。これがすべての基本だ。
 宇宙飛行士って、大変な仕事だとつくづく思いました。
 庭にシャガの白い花が咲いています。緑にフリルのついた、すがすがしさを感じさせる純白の花です。日比谷公園にもたくさん見かけます。どんどんはびこっていく生命力旺盛な花です。
 ハナズオウの花も咲いています。赤味の濃いピンクの米粒が枝にびっしりまとわりついたような可愛らしい花です。チューリップは200本になりました。4割ほどが咲いています。
(2009年2月刊。940円+税)

2008年11月14日

最新・月の科学

著者:渡部 潤一、 発行:NHKブックス
 アポロ計画で持ち帰られた月の岩石を調べたところ、月は地球の年齢と同じくらい古いことが分かった。人類が地球上でもっている月資料のうち、アポロ回収試料は400キログラム。月隕石は100個で34キログラムである。月隕石は南極や砂漠で次々に発見されている。水分子はおろか、鉱物構成要素レベルで水(OH基)もまったくなかった。地球上では生成し得ない岩石・鉱物ばかりが見つかった。月は、非常に高温の過程を経たようだ。
 月は、地球の直径の4分の1、体積の50分の1、質量にして80分の1である。地球よりずっと早く冷え切ってしまい、大気がないので地球のような風化・侵食も起きず、大昔の情報をそのまま保持している、化石のような天体だ。ところが実は、月にも希薄な大気がある。といっても、大気圧が地球の10京分の1(10の17乗分の1)、1立方センチ当たりナトリウム原子が70個、カリウム原子が17個、という希薄さである。これは、超高真空環境に相当する。
 月は地球に表だけを見せながら公転している。月の自転周期が地球を周回する公転周期と一致しているためである。月の表側は裏側に比べて、やや重くなっている。月は、そのお尻を地球に向けて、安定した状態になった末に、そのまま止まってしまったのだ。
 昔の地球は、今よりずっと早く回っていて、月も地球にずっと近いところを回っていた。だから、数億年前の古代史には、地球の1年は365日ではなく、400日前後だった。
 月は、火星級の原始惑星が原始地球をこするように衝突したことで、両者の一部が飛び散って月になったもの。これをジャイアント・インパクト説と呼び、現在の有力説だ。ただし、検証できないという弱点をもつ。
 月の表面は、我が家のベランダから望遠鏡で見ることができます。いかにも静かな砂漠地帯を見ている気になります。そんな月にも、もちろん生成の歴史があったわけですし、地球とのかかわりも面白いものです。
 私たちの身近な天体である月について、少しだけ認識を深めることができました。 
(2008年6月刊。1070円+税)

2008年11月 9日

見えない宇宙

著者:ダン・フーバー、 発行:日経BP社

 とても暗い、あるいは見えない物質が宇宙の質量の大部分をなしていることが確認されている。それをダークマターという。このそれをダークマターという。このダークマターは、ほとんどの銀河をおおよそ球状の雲の形で取り囲んでいる。
 星は静的な物体ではない。星は長い時間にわたって変化し、進化する。中性子星は、普通の星よりとても重いだけでなく、かなりの速さで自転している。太陽は1年間に13回自転する。これに対して、中性子星は毎秒数百回ないし数千回も回転している。
 電子は、ある場所で、また、ある時刻でのはっきりと定まった物体として考えることはできない。電子は「存在の雲」のような波としてあり、その波は空間と時間にぼんやりとした広がりをもっている。粒子波が正確な位置と正確な速度の両方をもつことは不可能なのである。
 ニュートリノは、ただの一度も物質と相互作用することなく、まるでそこに地球がないかのように、地球全体を通り抜けることができる。光よりわずかに遅い速さで旅する何十億個というニュートリノが、人間の体を毎秒毎秒通り抜けている。が、人間は決してそれに気のつくことがない。
 宇宙が若く、非常に高温であったとき、たくさんのニュートリノが作られ、その多くが現在まで生き残ったと考えられる、現在の宇宙空間の1立方メートルあたりに平均して数百億個のニュートリノが過去の遺産として存在する。
 太陽で生み出されたニュートリノは、地表からスーパーKの検出器までの1000メートルの距離をたやすく移動できる。スーパーKを通り抜ける1兆個のニュートリノのうち、およそ1個が水中の陽子または中性子と衝突する。
 太陽の中心部のダークマターの消滅は、ガンマ線、陽子、電子、反陽子、陽電子、ニュートリノの高エネルギー粒子を生み出す。しかし、太陽が高密度であるために、それらの粒子はどれも太陽から脱出することができない。唯一、ニュートリノだけが例外で、太陽から脱出することができる。
 通常のエネルギーや物質は、宇宙が重力によって引き寄せられる原因となるのに対して、ダークエネルギーの存在は、一種の反重力効果を持ち、宇宙を引き離す。ダークエネルギーは、薄まることがない。宇宙が膨張すると、物質や電磁放射線の密度は低くなる。宇宙が膨張して体積が2倍になれば、ダークマターを含む物質の密度は半分に減少する。一方、ダークエネルギーの密度は一定のまま変わらない。現在の1立方メートルの空間が持っているダークエネルギーの大きさは、10年前の宇宙の1立方メートルの中にあるダークエネルギーの大きさと同じである。
 宇宙が膨張し、物質の密度が減少したため、ダークエネルギーは次第に重要な役割を果たし始めた。宇宙がますます多くのダークエネルギーをもつにつれて、膨張速度が加速に転じた。数十億年前、ダークエネルギーの密度は、我々の宇宙の物質の密度を追い越し、支配的な成分となった。現在、宇宙のエネルギーの3分の2以上が、この奇妙な形をとっている。時間がたつにつれて私たちの世界の物質の密度はますます低くなっていく。宇宙の運命とは、最後はダークエネルギーしか残らないところにまで、ますます加速膨張することだと考えられている。
 宇宙の物質とエネルギーの総密度は、宇宙の臨海密度と1〜2%の精度で等しい。私たちの宇宙は平坦であるか、あるいは非常にそれに近い。しかし、この質量とエネルギーの70%は物質の形であるのではなく、ダークエネルギーである。残りの30%のほとんどはダークマターである。宇宙の物質とエネルギーの全体のわずか4%が原始の形で存在する。私たちに見えている世界は、宇宙の密度全体のわずか20分の1未満でできている。
 ダークエネルギーとダークマターの組み合わせが支配的な宇宙に我々は住んでいるというのが、今のコンセンサスである。 
 このように、宇宙の話はなんだかスケールが大きすぎて、なんだか分かったようなわからないような話でしたが、たまには気宇壮大な話にふれるのもいいことですよね。

(2008年9月刊。2200円+税)

2008年10月17日

「絶対帰還」

著者:クリス・ジョーンズ、 発行:光文社

 人間にとっての宇宙飛行の危険な実情をいまさらながら知ることができます。アメリカの宇宙ステーションの危機を救ったのが、人命尊重第一のロシアの宇宙船だったという話は笑えない現実です。アメリカの人道主義も意外に底が浅いんですね。
スペースシャトルの85%が燃料である。液体酸素54万リットルと液体水素14万リットルが入っている。これらがエンジン点火と同時に二つの予備燃焼室で混合されて高圧ガスを発生させ、シャトルの3基の主エンジンに燃料を供給するターボポンプを駆動する。その後、ガスは主燃焼室で燃やされ、その温度は3316度にまで達する。
 宇宙服が明るいオレンジ色をしているのは、万一の場合に備えてのこと。オレンジ色は目立つので、海に落下したときに宇宙飛行士(またはその遺体)を発見しやすい。
 スペースシャトルの飛行士は、まずフライト用おむつと上下つなぎの長い下着を着用する。その上に完全防水耐寒スーツ(与圧服)、パラシュート、ハーネス、浮揚装置のついたスーツを着る。
 ソ連の宇宙飛行士は、アメリカの飛行士と違って、飛行中におむつを着用するのを断固拒否した。おむつをあてられるより、打ち上げ前の数日間絶食をして、氷水の浣腸を受けた方がましだ。いやあ、す、すごーい、ことです。
 トイレに行くという行為は、宇宙旅行においては、元来つねに大きな危険を伴うものの一つである。男子の排尿は、ホースと吸引装置の助けがあれば容易だ。大変なのは、排便のほう。新人飛行士はまず間違いなく、やんちゃな排泄物を相手に悪戦苦闘させられる。地球周回軌道上における排便行為は、決して受動的運動ではない。
いやあ、これって想像するだけでも大変なことですよね。これを読んでいる人が食事中だったら申し訳ありませんが、狭い宇宙船内で「やんちゃな排泄物」と格闘させられるなんて、考えてみただけでゾっとしますよね。
宇宙飛行士は食べ物の味があまり感じられなくなる。無重力の影響による鬱血のため、体液が下に下がらず顔がはれたようになり、鼻づまりを起こしてしまう。
 しかし、宇宙ステーションに閉じ込められている宇宙飛行士にとって、食べ物の選択はきわめて重要だ。避けがたい身体的な衰弱と戦うためにも、食欲を失うわけにはいかない。選択肢は限られている。毎日、メニューに従って食事をこなしていくしかない。一日3食、一定の栄養が含まれた食事をとり、間食もたっぷり食べなければならない。厳選されたメニューを8日で一巡させるのが決まりである。やっぱり美味しいものを、バラエティーに富んで、ゆっくり味わいたいものですよね。
 眠るときには、枕に頭を縛り付ける。そうしないと枕の柔らかい感触が楽しめない。ときどき腕がひとりでに宙に浮いてしまい、まるで溺れかけている船乗りのようになってしまう。
 吐き気がおさまるまでに何日もかかる飛行士もいる。その間、ずっとフェネルガンという制吐剤を自分で注射し続けなければならない。うむむ、これも大変なことです。
 一掴みのアスピリンを口に放り込んで、足や背骨の痛みと戦う飛行士もいる。重力によって狭まっていた骨と骨との間隔が無重力状態では3センチも広がってしまうからだ。
 310日間、宇宙に滞在したソ連の宇宙飛行士は、毎日2時間、ランニングマシンで鍛錬を欠かさなかったのに、歩くことも立つこともできなくなっていた。椅子に座らされ、そのままテントに運ばれた。宇宙で、骨は急激に衰え始めるのだ。そ、そうなんですか。宇宙って、やはり苛酷な環境なんですね。
 ロシアのソユーズは、登場から40年たった今でも現役の宇宙船として使われている。スペースシャトルよりかなり小さい機体だが、人員往復がその目的であるため、信頼は非常に高い。2003年にアメリカの宇宙ステーションの3人の飛行士が地球に帰れなくなった時、救助で使われたのはこのロシアのソユーズだった。
 話があっちこっちに行きつ戻りつしますので、読みにくい本ですが、宇宙飛行士の置かれる大変厳しい状況がよく伝わってきます。私は宇宙飛行士になる勇気なんて、とてもとても、まったく持ち合わせていません。私なんか、我が家のベランダから望遠鏡で月世界を眺めるだけで十分です。 
 庭の秋明菊が少しピンクの入った真っ白で上品な花を咲かせています。
(2008年7月刊。2300円+税)

2008年9月12日

宇宙の向こう側

横山 順一・竹内 薫  青土社
  ビッグバンは宇宙の始まりではない。ビッグバンには「前」がある。宇宙が始まって、何かものすごいことが起きてから、ようやく「ドカン」と宇宙は爆発した。
 量子力学の特徴は揺らぎというものがあること。ビッグバンは宇宙の中で起こるけれども、起こっていることは、私たちには見えない。それは私たちにはブラックホールが出来ているようにしか見えない。
 量子とは、「とびとびの値をとる」という意味。数値が連続してなめらかに変化していくのではなく、とびとびの値しかとらないということ。量子化された状態というのは、デジタル時計のようなもの。いろんな量が、とびとびの離散的な値しかとらない、その意味で、デジタル的な世界というのが量子力学の描く世界である。
 量子は状態を表すものであって、個性がない。
 量子力学の一番の特徴は、ある状態をぴたっと特定できないこと。例えば、ある粒子に着目したとき、その粒子が今どこにあるのか特定できない。もっとモヤモヤした状態でしか言えない。位置と速度を同時に決めることが出来ない。そんな不確定性関係にある。そのモヤモヤこそが、ある意味で、宇宙の全ての構造のもとになっている。
 いろんな宇宙がある。実は、近いところに別の宇宙がポーンとあるかもしれない。あるけれども、全然見えていない。
 私たちの見える範囲、差し渡し140億光年の宇宙というのは、非常に綺麗なかたちをしていて、つるつるで綺麗なもの。140億光年しか見えないからと言って、そこで宇宙が終わっているわけではない。もし140億光年離れたところまで行くことができれば、その先も見えるはず。しかし、行くことが出来ないのでそこから先は想像するしかない。端は、今みえている範囲の500倍以上は遠くにあるだろう。
 200億年経てば、あと200億光年を見渡すことができるというように、時間が経てば見える範囲が広がる。しかし、そのあいだにも宇宙はどんどん膨張していくので、ぐしゃぐしゃな場所もさらに遠ざかっていってしまう。見えるようになるよりも遠ざかる(宇宙が膨張する)スピードのほうが速いので、追いつくことはできない。宇宙の果ては、恐らく、いくら時間をかけても見ることはできない。
 アインシュタインの理論では、地球があると、地球のまわりの空間が曲がる。
 現在、遠くにたくさんの銀河が見える。これらの銀河はどんどん遠ざかっていって、1000億年もしたら、一個しか、つまり私たちの住む銀河しか見えなくなる。ほかの銀河は遠ざかって見えなくなってしまう。それだけ宇宙の膨張は速い。
 ただし、人類があと1000億年もつのかどうか・・・。生命が誕生して38億年というので、更にこれから1000億年ももつのかどうか、ということだ。
 宇宙には、人間を構成しているバリオンとよばれる物質が4%、銀河の周りに目には見えないけれど重力を測ることによってあることが分かるダークマターが22%、それ以外にダークエネルギーが74%あることが分かっている。この宇宙全体で7割以上を占めるダークエネルギーが、つい最近まで、存在することすら分かっていなかったというのは、極めて面白いことだ。今、宇宙に関しては、ダークエネルギーが一番の課題。
 ううむ、宇宙のことはともかくスケールが大きいですね。人生わずか50年と信長は桶狭間の合戦の前に歌ったそうですが、ここで登場するのは何億年というスケールなのです。まるで人間業ではありません。
 
(2008年6月刊。1800円+税)

2008年3月24日

リーヴィット

著者:ジョージ・ジョンソン、出版社:WAVE出版
 宇宙を測る方法、というのがサブ・タイトルです。オビには、夜空の彼方にまたたく変光星の輝きから、宇宙の広さを解く鍵を見つけ出した女性。彼女は紡績工場と大差ない時給30セントで働く天文台の一職員だった、と書かれています。
 リーヴィットはハーバード大学の天文台の職員として星の写真乾板を整理しているうちに、変光星を発見したのです。
 リーヴィットの仕事は、星の等級を測定し、記録する天体測光。長時間露出で星を撮影すると、明るい星ほどたくさんの乳剤の粒子に化学変化を起こし、乾板に大きな点となって写る。つまり、大きさが明るさを示す。
 リーヴィットは、変光星を探す調査を受けもった。違う時期に同じ夜空の場所を撮った2枚の乾板を重ねると、変化を起こしている星を見分けることができる。明るさが変わらないと、大きさも変わらないのでぴたり重なり、お互いを消しあって見えない。少しでも明るさが増している星は、点を縁どるリングの形で姿が残る。明るさが増した分だけ点が大きくなるからだ。
 リーヴィットは1904年、時を変えて撮影された小マゼラン星雲の写真乾板を比較して変光星を見つけた。翌年までに25個の変光星を発見した。1908年には、マゼラン星雲の1777個の変光星という論文を発表した。そして、そのなかで、明るい変光星ほど長い変光周期をもつ事実を指摘した。
 これは、変光周期から星の本来の明るさを判断できるということ。そうすると、見かけの明るさと比較して、星までの距離を推定することが可能になる。星の変光周期を測定すれば、その値から絶対等級が分かる。絶対等級が分かれば、見かけの明るさと比べて、星までの距離も分かることになる。空間を進む光は逆2乗の法則にしたがって拡散減少するから、距離の差を2乗すれば、明るさの差が求められる。ほかの条件が同じだとすると、9分の1の明るさの光は、3倍の距離の場所にある。距離の測定結果が得られている近くの星雲を選んで全体を標準光源にし、真の明るさを推定して、遠くの星雲もほぼ同じ光量を放出しているはずだと仮定し、逆2乗の法則で距離の計算を行う。
 距離が遠ければ、赤方偏移は大きくなる。光は、旅する距離が長いほど、エネルギー低下が起きて波長が引き伸ばされ、スペクトルが赤の方向へ偏移は物差しになる。たとえ観測対象がどんなに遠くにあろうと、光さえとどいていれば距離を測れるということだ。
 うーん、ここらあたりは難しすぎて、私にはよく分かりません。
 プリズムをつかえば、地球にいながら、1億5千万キロの距離にある太陽の化学組織を判読できる。
 アンドロメダ銀河は200万年光年の距離にあり、天の川の銀河の2倍の大きさであるらしい。もっとも大きな集団は2000あまりの銀河をもつ乙女座銀河団だ。これら全体で直径2億光年、数千の銀河を有する局部超銀河団を形成している。私たちの天の川銀河はここに属する。銀河は、太陽系から10億光年の範囲に限っても、数千万はあると考えられている。
 赤方偏移を利用して銀河や銀河団の後退速度を測定し、ハッブル定数で割って距離を算出する。視覚で確認されている宇宙は、100億光年の彼方まで広がっている。しかし、1920年代まで、多くの天文学者は、宇宙には天の川銀河だけしかないと考えていた。
 分からないことだらけの本でしたが、宇宙の広大さと、それに人間が挑んでいることを知って、うれしくもなりました。たまに宇宙の本を読んで、気宇壮大になるのもいいことです。いつも、人間のちっぽけで、かつ、大きな悩みにつきあわされている身としては、とくにそう思います。
(2007年11月刊。2400円+税)

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