原始太陽から1億5千万キロメートルのところを公転していた惑星は他の惑星と異なった風貌を持つようになった。惑星は地球と呼ばれる。惑星は微惑星をひきつけ成長し、重力を増し、さらに遠くの微惑星を引き寄せて成長した。
原始の地球の構成成分は現在の太陽系に漂う、惑星に吸収されなかった微惑星を調べることで推定する具体的には隕石と彗星である。太陽系に存在する元素は、多い順に、水素、ヘリウム、酸素、炭素、窒素、鉄、マグネシウム、硫黄、アルミニウム、ナトリウム、カルシウム、ニッケルとなる。大部分の元素は太陽に存在するが、水素、ヘリウムは特に太陽に多い。上位の元素は恒星内部の核融合反応でできやすい元素(原子核)である。
隕石のうち、惑星ができた当時から存在する最も古い隕石は炭素質コンドライトである。この隕石の化学組成は水素、ヘリウムを除いて、先の段落のとおりである。鉄・ニッケルばかりでなく、かなりの量の水や炭化水素が含まれている。コンドリュール(球粒)と呼ばれる小さな球状の粒子を含む。コンドリュールのできた年代は45.6億年前と測定されている。宇宙の無重力の状態では、揮発性分子が集合してできた物体は球になると予想される。炭素質コンドライトは熔融・固化という熱変成を受けていない隕石と考えられている。
落下する微惑星は衝突エネルギーにより融け、微惑星中に含まれていた水分や気体成分は一瞬にして蒸発した。現在の地球の半分くらいの大きさになると、重力は気体を捕まえていられる強さになり、大気の層ができた。原始大気による温室効果で熱が宇宙空間へ逃げる速度が遅くなり、地表は徐々にマグマに変わりはじめた。やがて、地表は煮えたぎるマグマオーシャンへと変化し、その深さは500 km、温度は千数百度に達した。マグマオーシャンの中で重い鉄などの成分は軽い岩石分と分離して、マグマオーシャンの底に溜まった。
地球の半径が現在の70%くらいになると、マグマオーシャンの底に溜まった重い金属は一気に中心へ落ちていき、核を作った。このときに開放された重力エネルギーにより地球は芯まで融け、軽い岩石成分(マグマオーシャンの部分)と金属核に分離した。
鉄などの重い金属の大部分が核として沈みこんだとすると、地表に残るのは酸素、炭素、窒素、マグネシウム、硫黄、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムなどである。炭素、酸素、窒素は生物を構成する有機物を作る骨格を提供する。これらの元素は揮発性の分子を作る。原始大気を通過する間に隕石は熱せられ、二酸化炭素や水、窒素などの揮発成分は原始大気や宇宙空間に離脱していったであろう。
地球の形成の最終段階で火星ほどの小惑星が衝突し、最後の10%の質量を提供したが、小惑星と地球の一部が地球周辺に飛び散った。それが再び集まって地球の周りを公転するのが月である。この事件により地球成分の分離がリセットされた。この事件後、ほぼ3000万年で地表が冷却された。
まわりに吸収する微惑星が少なくなると、地球は徐々に冷え始めた。地球の熱は厚い大気を通して宇宙へと放出される。つまり、大気はマグマの温度から宇宙空間の温度まで温度勾配ができ、その勾配の中で激しい対流が発生した。水は最初は高い位置で雨に変わり、地表に達するまでに蒸発した。大気が冷えるに従い、徐々に低い位置まで達するようになる。原始大気の圧力が100気圧のとき、地表温度が絶対温度で650K(380℃)以下になると水蒸気が液体の水になることができる。この温度を水の臨界温度という。原始大気は濃厚で、100気圧近くあった。したがって、地表が300℃ほどに冷えたときに最初の雨が地表に落ちた。 地球が、その装いを他の惑星と変える決定的な事件であった。ここまでで、約4500万年が経過した。
月のクレーターを観測すると、ほとんどが約40億年前にできたこと、そのサイズ分布から火星と木星の間の軌道にある小惑星が集中的に落下してできたと推測される。約40億年前は、天王星と海王星が形成された時期とされる。その影響で木星と土星の軌道がずれ、小惑星の軌道も不安定になったと考えられる。今から約40億年前には、地球型惑星上に集中的な天体の落下が数千万年から数億年にわたり継続していたとされる時期であり、特に「後期重爆撃期」と呼ばれる。
+++ 現在でも宇宙から地球へ多くの物質がやってくる +++
一番目にするのは流星。流星の起源は彗星と考えられています。流星群は彗星の軌道に一致します。彗星が残していった固体粒子が彗星軌道にありますが、そこを地球が横切るため、定期的に流星群が出現します。流星は低密度の固体粒子が地球大気に衝突し、摩擦によって高温になり、発光する現象です。
彗星の起源はオールト雲やカイパーベルトと呼ばれています。オールト雲は長期彗星の軌道解析から予想されました。太陽から約5万AU(1 AUは地球と太陽との距離です。1 AUは約1.5億km)で太陽系を取り囲む球殻状の層です。約1000億もの彗星のもとが集まっているといわれています。彗星は周りの惑星の引力か、相互の衝突などの影響で、太陽への何千年もの旅に向かうとされています。
カイパーベルトは冥王星のような遠い惑星探査から発見されました。短期彗星はカイパーベルトあたりから折り返している計算になります。海王星より以遠にある直径100km以上の天体は10万個以上あると推定されています。
オールト雲やカイパーベルトの周辺ではまだ微惑星から惑星が作られつつあるという説もあります。
流星群は地球と彗星の軌道が交差すると言う証拠。いつか彗星が地球に衝突することもあるでしょう。
+++ 巨大隕石は、数千万年に1度の割合で落下している +++
隕石は火星と木星の中間に軌道をもつ小惑星帯由来です。軌道をはずれた小惑星の破片などが、たまたま地球と遭遇すると隕石となって落下します。地球に残っているクレータから、直径10km級の巨大隕石は、数千万年に1度の割合で落下していることが明らかになってきました。約6500万年前に起きた恐竜の絶滅も、巨大隕石の衝突に伴う環境異変が原因だったとする説が有力視されています。
+++ 太陽系の外側の岩石は少しずつ内側へ落ち込んでくる +++
カイパーベルトにある岩石が海王星などの重力で撹乱され、彗星になります。同じ様に、木星軌道の内側にある小惑星帯にも注入され、加熱され揮発性成分を失うことで、普通の隕石になる可能性もあります。
現在の太陽系では彗星の長い尾は、地球軌道の辺りで水蒸気を含むようになります。その外側ではアンモニアや二酸化炭素の尾です。つまり、地球の軌道あたりの宇宙空間の温度は氷が水蒸気に変わる温度です。地球が誕生した頃は太陽からのエネルギー放射が現在より少なかったので、地球の軌道付近の温度はもっと低く、微惑星は大量の氷や有機物を含んでいた可能性があります。その量は。。。今後の彗星の観測により明らかにされるでしょう。
+++ 創世期の地球を融かしたのは位置エネルギーである +++
地球のコアができるとき、大量の位置エネルギーが解放されて熱になり、地球全体が融けたという表現を読んだとき(丸山茂徳・磯崎行雄著、生命と地球の歴史(岩波新書、1998年))には驚きました。地球表面での落下・衝突でも地球全体が融けるような気がします。この過程で位置エネルギーが運動エネルギーとなり、衝突により熱エネルギーに変換されます。芯まで融けるには地球全体の温度が上がる必要があります。しかし、鉄などの金属が中心に落ち込み、コアが形成されると同時に芯まで融けたとしたほうがイメージがより具体的で、ダイナミックです。隕石が落下して地表が融けるのも位置エネルギーの解放です。
+++ ポテンシャル・エネルギーは場のエネルギーである +++
地球を融かしたエネルギーの源は位置エネルギーと呼ばれます。一般的な言い方にするとポテンシャルエネルギーです。位置エネルギーは重力の作用する場で生じるエネルギーで、重力の中心へ移動(運動)することで、運動エネルギーに変わります。物体にぶつかれば、その物体を破壊したり、変形させ、熱エネルギーになって空間へ逃げていきます。重力の中心には質量(物体)が必ずありますから、位置エネルギーは最終的には熱エネルギーになります。
位置エネルギーと運動エネルギー、すなわち、物体の位置と運動は相互に関係しあって、エネルギーとしての総和は一定の値になります。熱エネルギーは熱く、化学エネルギーは燃料などの実体があって、捕らえやすいですが、位置エネルギーには実体はありません。中学校で位置エネルギーを習ったときは面食らったものでした。位置エネルギーを生み出す場があって、その場があるために物体が運動します。運動すると位置が変わり、その位置にふさわしい量の位置エネルギーを得ることになります。
重力場を二次元で表現してみましょう。重い物体が薄い膜の上にあると、重みで膜がへこみます。まっすぐ転がっていた玉はその凹みで運動の方向が変わります。凹みに捕らえられると物体の周りを回転することになります。実際の世界では摩擦があるために運動エネルギーは熱エネルギーに変わり、やがて玉はへこみの中心の物体にぶつかるでしょう。場に置いた玉は重力場、すなわち、勾配にしたがって運動することになります。たくさんの重力場があると、凹みが重なり合って複雑な空間ができます。宇宙は星の質量により、でこぼこしていることになります。
重力場では位置エネルギーと運動エネルギーの和が一定になりますが、一般的な場では一定になるとは限らないでしょう。ポテンシャル場の一般的な表現はラグランジュ方程式、ハミルトンの方程式(ラグランジアン、ハミルトニアンなどの演算子)と呼びます。くわしくは解析力学の専門家にお尋ねください。
地球上では地球という質量が圧倒的な重力場を作っていて、地球上の物体は逃れることはできません。
+++ 日常生活で見ることができるのは重力場と電界、磁界の3つ +++
自然界では雲の中に静電気によりプラス極ができ、地面がマイナスに帯電して、電場が作られます。しかし、その間に置かれた物質は通常、電気的には中性であるため、あまり影響を受けません。が、電場の勾配(電位差)が大きくなると、放電(電子の流れ、稲妻)が起きます。
人工的に作られた空間では電場を利用して電気器具が作られます。蛍光灯の中には両側に電極があり、その中を電子(マイナス)が運動します。電子が蛍光灯のガラス面に塗られた蛍光物質と衝突して蛍光灯は発光します。家庭用の電気は交流で、プラスとマイナスが交互に交代するタイプの電気ですから、蛍光灯の極はどちらがどちらと決められているわけではなく、交互に交代しています。
磁場は地球上にあります。地球は巨大な磁石であり、地球上の磁石は地球の磁場の影響で、N極は北極を、S極は南極を向きます。
電場にはプラスとマイナスがあり、力場のベクトルはプラス極から噴出し、マイナス極に吸い込まれます。原子の世界ではプラス極は陽子で、マイナス極は電子です。ところが、磁場には吸い込み点、噴出し点はありません。すなわち、モノポールはありません。
+++ 電磁場 +++
電場と磁場が合成されたものを電磁場と呼びます。銅線内を電子が振動すると電磁場が銅線の周りに発生します。電磁場は振動しながら空間を伝わります。これを電波と呼びます。真空中なら光速度で伝わります。電波は波長の長い電磁波です。波長が短くなると、別の名前で呼ばれます。分子がエネルギーを得て振動、回転する場合もその状態の変化により電磁波を発生します。マイクロ波や、遠赤外線、赤外線と呼びます。分子や原子の電子がエネルギーを得て、放出するときに電磁波、すなわち、光が発生します。高速の電子が重金属にぶつかって急に減速するときにX線が、原子核のエネルギー変動によりガンマ線が発生します。この2つの電磁波の波長は同じくらいですが、X線は人工的に発生した電磁波を、ガンマ線は原子核から発生したものを言うようです。
電磁波が物体にぶつかると、そのエネルギー(波長)により、物体が変化します。電波は物体に自由電子があるとき(金属であるとき)、自由電子を振動させ、電流を発生します。アンテナの原理です。自由電子がないと、熱エネルギーになります。赤外線やマイクロ波の場合、分子の振動や、分子を構成する原子の振動を引き起こし、熱になります。光は分子や原子に含まれる電子のエネルギー凖位を高くします。その結果、化学反応が起こることがあります。X線、ガンマ線の場合は電子を弾き飛ばして、化学反応を起こします。X線、ガンマ線のエネルギーが強い場合ははじき出された電子が高いエネルギーを持つために、広範囲で化学反応を起こします。
電磁波は光子とも表現されます。光子は粒のイメージが強く、波のイメージと相容れない面があります。しかし、光子は物質ではありません。エネルギー量子が発見されたとき、それは光のエネルギー、波長として表現されました。そのため、光も粒子のごとく、光子として表現されたためです。
いずれにしろ、携帯で話ができるのは電磁誘導の仕組みを利用するからです。私が今書いた文章もコンピュータから電波に乗ってADSLルータに入り、インターネット上のマグマグ・サーバーに格納されます。
+++ 地球は電磁場で覆われている +++
地球は巨大な磁石です。地球の磁場は太陽風や宇宙線に対する巨大なバリヤー「磁気圏」を作って、我々を有害な宇宙線から守ってます。地球には太陽や高エネルギーの放射線、例えば水素の原子核である陽子などの人体に有害な物質や、太陽から流れてくるイオンや電子などの太陽風が飛んできています。実際には、これらのイオンは地球の磁場により力を受け、運動方向を曲げられて磁気圏を作ります。磁気圏が受け止めたエネルギーの約1割が磁気圏に取り込まれオーロラや放射線帯に形を変えます。
太陽表面の爆発である太陽フレアは強い太陽風の衝撃波を送り、磁気圏を大きくゆがませます。2003年10月に発生した最大級の太陽フレアの衝撃波で地球の磁気圏が大幅に圧縮され、例えば、昼間側にいた静止衛星が磁気圏の外側に放り出されました。そのとき地球観測プラットフォーム技術衛星「みどり2号」は強いオーロラが発生している極冠域のオーロラ帯を通過しました。そのため、太陽電池パドルが帯電し、磁気圏の乱れによって上昇した電離圏プラズマに突っ込み、放電して太陽電池がショートした可能性があるということです。太陽フレアの衝撃波と磁気圏という、まるでSFアニメのような壮大な、攻撃的なイメージに驚きました。
+++ 抽象化した場の考えは種々の現象の説明に使うことができる +++
空間に存在する物体に一定方向に力がかかるとき、その空間を場と定義しました。力がかかるので力場です。場所により、力の方向と強さが変化することもあります。たとえば、川を場とすると、力は水流と考えられます。流れる水により、川にある物体は力を受けます。同様に、大洋を航行する船では海流という力を受けます。帆船ならば、さらに風という力を受けます。流れは運動や力の大きさが絶えず変化します。
+++ 人間も限られた種類の価値観に支配される +++
集団の価値観は所属する頭脳(人間)に一定方向に「力」をかけます。圧力ではなく、傾向、雰囲気です。現在は自由主義、合理主義、資本主義といった価値観が優勢であり、現在の知性はこの方向に絶えず力を受けています。そのため、行動も合理主義的傾向が強く、経済活動は資本主義の考え方が中心になります。しかし、価値観は時代により変化します。人間の価値観に影響する(力を加える)場について、整理しておくこと、それがこのメルマガを書く動機のひとつになりました。重力タイプであれば、1種類の価値観で、その軽重が場を作ります。電磁タイプの場合は2種の対立する価値観がその場を形成します。対になる2つの考え方はよく引き合いに出されることともいます。いくつか列記してみましょう。民主主義(最大多数の最大利益・幸福を善とする)と自由主義(いかなる理由によっても個人の利益、幸福が損なわれないことを善とする)。性善説と性悪説。求心的(権力主義、秩序志向)と分散的(無政府主義)。
宗教も一定の場を作り出し、その所属員の考え方に影響を及ぼします。また、企業精神も、職業による考え方も「場」の形成として整理できるでしょう。
+++ 自由か社会か +++
心は社会的環境への適応の道具です。心には育ってきた文化の違いが反映されます。教育を考えると、社会に適応するための課題とその答えのセットが文化として準備されています。
相手の行動を予測する場合、その人の性格や能力にもっぱら注目するか、あるいは、その人を取り巻く周りの環境により多く注意を向けるか、大きく2つに分けてみましょう。個人主義文化であれば、人間に注意を集中し、行動の原因をその人の内部に求める傾向が強くなります。一方、集団主義文化であれば、行動の原因は、その人の内部にもありますが、環境の影響も大きい。どちらを注目するか文化によって異なります。個人の行動が社会的環境によって拘束されている度合いが違います。ギリシャ文明に由来するヨーロッパ文明の考え方は個人主義的な心の働きの代表例であり、古代中国文明に由来する儒教文化の考え方は集団主義的な心の働きの代表例でしょう。個人主義的な思考は分析的、還元的であり、集団主義的な思考は全体論的、統合的です。
文化を自由か社会かで2つに分類してしまうのは適切ではありません。まったくの無政府状態から高度な全体主義社会まで、重視する割合が連続的に変化するように考えるべきでしょう。
+++ 閉ざされた集団の場は時には極端な結果を生む +++
パレスチナやイスラム原理主義などの自爆テロの実行犯は、特殊な場の中で作り上げられました。人は生まれた時から接してきた場の価値観で情報を解釈し、価値観を受容し、自分の人格や行動がきまります。ただ、彼らと同じ環境で育ってきたら、喜んでテロに参加したでしょうか。おそらく組織的な一押しが必要だったと思います。
集団には、時には公表できないような裏の連帯があります。禁じられているがゆえに、強い連帯感を作ってしまう。その連帯感が時として信じられないような犯罪行為を正当化することがあります。共犯感覚が助長するのです。あえて犯罪行為を行うことで、その場の雰囲気が盛り上がり、調子に乗ると、集団内での権力の誇示になったり、どこまで賛成してくれるのか所属員をテストするようになります。極論を理由に建て前の嘘を暴くことに酔いしれ、善と悪の区別がつかなくなります。しかも、悪を気取ると勇気があると見なされ、権力になります。
当局の強い圧力の下、団結を必死で維持しなければならない革命家や運動家は時に目的のためには手段を選ばず、という苦渋の選択を迫られ、堕落していきます。それはロシアでも、中国でも、イスラムでも同じです。もちろん、日本やヨーロッパも例外ではありません。
+++ 若者は極端な場の意識の犠牲者になりやすい +++
十分な社会経験がない子供は場の雰囲気に飲まれやすいものです。太平洋戦争下の日本では軍国少年が大人以上に戦争に狂信的でした。多くの人が天皇のためと家族のためを同一視し、戦争で戦うことを自己犠牲の美徳と考えていたことが回想として語られます。今でも少年兵が戦闘の最前列で最も果敢かつ残虐に相手を殺戮する存在です。中国でも文化大革命の先頭でインテリゲンチアを糾弾したのは思春期の男女からなる紅衛兵でした。
大人は、子どもが示された価値観のままに行動してしまうことを十分に理解して行動する必要があります。決して利己的な目的のためにその性質を利用してはいけません。路上生活者を軽蔑すれば、暴行や、差別といった直接的な犯罪行為を誘発します。善行として臓器提供を教育すれば、そのまま受け取ってしまう可能性があります。世の中一般に言われていることを子供に伝えるときには、但し書き付であると適切に説明するのは大人の義務です。
つづく