地球環境に影響を及ぼす「火山」

2013年8月18日、鹿児島県の桜島が噴火! 噴煙の高さは5000mにまで達しました。

大量の火山灰が降り注ぎ、そこで暮らす人びとに多大な被害をもたらしました。

時に火山の噴火は地球環境に大きな影響を及ぼすことがあります。

例えば1991年のフィリピンのピナトゥボ火山の大噴火。

20世紀最大規模の大噴火といわれ、その影響は世界中に及びました。

この時に噴出した火山灰は成層圏に達し微粒子となって散らばり何年もとどまりました。

その影響で太陽の光がさえぎられ、地球の平均気温が0.4℃低下しました。

これを「日傘効果」といいます。

このように大規模な噴火は地球の熱収支をも変えてしまう可能性があるのです。

さて、ここで疑問が一つ。そんな成層圏の微粒子をどうやって測定しているのでしょう。

レーザー光線を使って測定しているのです。

空に向かってレーザー光線を照射し、微粒子に反射して戻ってきた光を測定することで、

微粒子(エアロゾル)がどれくらいの高さにどれくらいあるのか調べることができるのです。

すごい装置があるのですねー。

しかしもっと大きな噴火が起こったら地球はどうなっちゃうの?




◆コーヒーブレイク◆

火山大国日本。

今回の火山の話は他人事ではないですよね。

噴火時の桜島の映像を見ましたがとんでもない状況でした。

あれじゃゴーグルとマスクは絶対必要ですね。

富士山、箱根、浅間山、・・・備えておこうかな。

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正と負のフィードバック

「フィードバック」って言葉、結構使いますよね。

意味はよく分かっていなかったけど・・・地学でも使いますので勉強しましょう。

「フィードバック」を辞書で調べると・・・

「結果を原因に反映させて自動的に調節していくこと」

そして「フィードバック」には、「正」と「負」があります!

正のフィードバックとは
何らかの原因である変化が起きたとき、その変化を更に強める作用がはたらくこと。

負のフィードバックとは
何らかの原因である変化が起きたときその変化を弱める作用がはたらくこと

地球環境システムにおけるフィードバックの例を見てみましょう。

まずは正のフィードバックから。

気温の上昇
 ↓
流氷の融解
 ↓
太陽光の反射率の低下
 ↓
海水温の上昇
 ↓
更に気温の上昇

「気温の上昇」という変化が「更なる気温の上昇」という方向にはたらいています。

でもこうも考えられます。負のフィードバックです。

気温の上昇
 ↓
海水の蒸発が活発になり大気中の水蒸気の増加
 ↓
雲が増加し太陽光を遮断
 ↓
気温の低下

「気温の上昇」という変化が「気温の低下」という方向にはたらいています。

これはシンプルな一例ですが、実際に地球規模で考える場合にはもっと複雑です。

たくさんの正と負のフィードバックが相互に作用していますから。

果たして私たちに正しい予測をすることなんてできるのでしょうか。

地球環境ってホントに難しいなぁ。




◆コーヒーブレイク◆

地球のこと、いろいろ勉強してきたけど、やっぱ地球って美しい!

青い海、白い雲、緑の大地、そしてそこには生命が溢れている。

一度でいいから宇宙から眺めてみたい。

きっといつまでも眺めていられる。

いつからこんなに地球が好きになったんだろう。

「学研ワールド・アイ」

ちょっと高いけど欲しいなぁ。


これから温かくなるのか寒くなるのか・・・

巷では「温暖化だ!」と騒いでいますが、どうも本当のところが分かりません。

本当のことなんてないのかもしれませんが・・・

地球の歴史を調べると、寒冷期と温暖期は交互にやってきています。

例えば1億5千万年前の恐竜が闊歩していた時代は温暖期。

そして今は何と寒冷期なのです。

この寒冷期と温暖期は前回学んだ炭素の循環システムと関係があるという説があります。

大気中に二酸化炭素が多いときが温暖期、少ないときが寒冷期と。

更に火山活動と結びつけて、火山活動が活発なときが温暖期、活発でないときが寒冷期という説もあります。

地球スケールでみると、酸素は増え、二酸化炭素は減少していく傾向にあるらしいのですが・・・

一体どうなってるんだろう?っていつも混乱してしまいます。




◆コーヒーブレイク◆

世の中、ウソだらけだ!って怒りたくなることがあります。

政治家も、経営者も、メディアも、・・・みんなおカネが最優先で。

あっ、ウソを言ってる!って感じることが何だか多くなりました。

これってとても気持ちがよくないです。健康にも悪い!

私がおかしくなっちゃったのかなぁ?

世の中で確かなことは、確かなことが何もないってことなのかな。


炭素の循環システム

今回は炭素の循環システムについて勉強します。

全地球規模で、数千万年から数十億年という壮大なスケールの循環のお話です。

それでは、今何かと話題の二酸化炭素ですが、どのように循環しているのか順に見ていきましょう。

まずスタートはマントルの対流です。これまでに勉強したことを思い出してみましょう。

マントルの対流によって海のプレートは大陸のプレートの下に沈み込んでいきます。

プレートテクトニクスですね。

沈み込むプレートの岩石は、地下深部で溶けてマグマになります。

このときに二酸化炭素を発生します。

そう、地球の内部は二酸化炭素でいっぱいなのです!

そして火山活動によってこの二酸化炭素は大気中に放出されます。

同様に海嶺やホットスポットなど海中でも二酸化炭素が放出されています。

えっ、これじゃ地球は二酸化炭素だらけじゃない? でも実際はそんなこともない。なぜ?

その答えは、二酸化炭素が消費されているからです。どこでかというと…

「陸上での化学風化」や「海中での炭酸カルシウムの沈殿」という化学変化で大量に消費されています。

二酸化炭素は雨や地下水に溶け込み炭酸水(酸性)となり岩石を溶かします。

これが「陸上での化学風化」です。 ここで二酸化炭素は消費されています。

そしてこのとき、岩石からカルシウム(Ca)が溶け出し海に運ばれます。

このカルシウム(Ca)が再び海中の二酸化炭素(Co2)と化学反応を起こし、

炭酸カルシウム(CaCO3)になって海底に沈殿します。

これが「海中での炭酸カルシウム(石灰岩)の沈殿」です。

ここでも二酸化炭素は大量に消費されています。

この海底に沈殿した岩石はプレートの運動で移動し、再びマグマになって二酸化炭素を放出します。

これでひと回り。

このように二酸化炭素は地球規模で循環しているのです。




◆コーヒーブレイク◆

二酸化炭素、CO2、温室効果ガス、…

「二酸化炭素=悪」のイメージがすっかり定着してきたような・・・

地学ガールとしては、日頃から二酸化炭素濃度を気にするべきでしょうか。

身の周りの二酸化炭素濃度をさっと測ることができたら確かにかっこいいような…。

ありました! 二酸化炭素濃度計(CO2モニター)

部屋に観葉植物並べて測ってみたいような・・・。


スケール

何事も「視点」って大切です。地球環境を考える時も同じです。

地球で起こるさまざまな現象について、「時間」と「空間」という視点でとらえておくことが大切です。

「時間:どのくらいの時間続いているのか」

「空間:どのくらい範囲で起こっているのか」

この2つのスケールを忘れないようにしましょう。

例えば「竜巻」という現象は、数分~十数分ぐらいの間の現象で移動距離は数km程度です。

また「二酸化炭素濃度の変動」は数百年単位、全地球規模のスケールで続いています。

「プレートテクニクス」や「マントル対流」は数億年から数十億年単位、全地球規模で起こっています。

数分のものから数十億年のものまで、数kmのものから地球規模のものまで…

とにかくスケールの範囲がとてつもなく大きいので慣れておきましょう。




◆コーヒーブレイク◆

今回はスケールの話でしたが、スケールと言えばメジャー。

部屋の模様替えや家具を購入する時にあると便利な道具ですよね。

でもちょっとかっこいい地学ガールがもつのはこれ。

レーザー距離計 です。

レーザーを使って簡単に距離を計測することができます。

面積、体積、高さなども測定できるなんて!

持っているとちょっとかっこいいと思いませんか。


深層循環

今回は海の深いところ(深層)での海水の動きのお話です。

海の表層では風の影響を受け海流が作られていました。

風の影響を受けない深層ではどうなっているのでしょう?

その鍵を握るのが北大西洋の環流を突き抜けるメキシコ湾流から北に伸びる海流です。

この海流は北上しグリーンランド沖で沈み込んでいきます。

一体何が海水を引っ張っているのでしょう?

海水が沈み込む理由は2つです。

その1つは海水の温度です。

水は温度が低くなると密度が大きくなり、重くなります。

故にグリーンランド沖の氷の海では海水は重くなり沈み込んでいきます。

もう1つは塩分の濃度です。

海水の塩分濃度が高くなると密度が大きくなり、重くなります。

海水が凍る時、氷になるのは真水の部分だけです。

氷の外に吐き出された塩分により海水の塩分濃度は高くなり沈み込んでいきます。

「水温の低下」と「塩分濃度の上昇」 これが海水が重くなり沈み込んでいく理由です。

それではグリーンランド沖で沈み込んだ海水はその後どうなるのでしょうか?

重くなった海水は直径数百メートルから1kmにもなる柱のような流れを作って深く沈んでいきます。

やがて海底に達した海水は更に深いところを目指して流れていきます。これを深層流といいます。

深層流はアメリカ大陸に沿って大西洋の海底を南へ南極付近まで流れてきます。

海水の沈み込みは南極でも起こっており、ここで合流します。

そして一部はインド洋へ、残りは南極を回って太平洋へ向かいます。

やがて深層流は周りの海水と混ざり合い、水温が上がり、塩分濃度が下がり、表層に達します。

グリーランド沖から太平洋の表層までおよそ5万km。

深層流は1000年から2000年という年月をかけてゆっくり流れていきます。

インド洋や太平洋で表層に達した海水は表層の海流を乗り継いで再びグリーンランド沖に戻ります。

このように海水は地球規模の大きな循環を作っています。

そしてこの循環は熱だけではなく栄養分や酸素も運んでいます。

大気と海水の大循環が地球環境を守っているのですね!




◆コーヒーブレイク◆

もし温暖化によりグリーンランドの氷が溶けてしまったら…

水温の低下と塩分濃度の上昇は起こらなくなって海水の大循環も止まってしまうのでしょうか。

そうなると地球はどうなっちゃうんだろう?

それにしても水が1000年も2000年もかけて海底を巡るなんて壮大ですね。

とすると、今太平洋の海底の水は1000年以上も海の底を旅しているってこと?

海洋深層水って売っているけど一体どんな水なんだろう?

美味しいのかな?

表層の海水の動き

前回は海水の温度について学びました。今回からその海水の運動について学びます。

海水は表面と深層では全く異なる動きをしています。

まずは表面の動きをみていきましょう。

ご存知のように世界にはいろいろな海流があります。

例えば、日本近海を流れる黒潮、親潮、対馬海流もその一つです。

また、太平洋や大西洋で赤道を挟んで対称にループ状の流れがあります。

これを環流と呼んでいます。

実は海の表面の流れ(海流)と海の上を吹いている風(大気の下層)は連動しています。

環流は貿易風や偏西風で作られた海流が大陸にぶつかって曲がり、流れの輪を作ったものです。

この海流の重要な働きの一つが地球の熱輸送です。

温かい水を寒いところへ、冷たい水を暖かいところへと大気と同じように熱輸送を行っています。

そのおかげでノルウェーのロフォーテン諸島は北緯68度という北極圏に位置するものの温暖な気候です。

真冬でも気温0℃前後で、北緯43度に位置する札幌よりも穏やかです。

これは赤道付近で暖まった海水が海流によって運ばれてきているからです。




◆コーヒーブレイク

私たち生命が生まれた場所 「海」

大きな海を眺めているだけで自然と心が落ち着いてきます。

小さな悩みなんて吹っ飛んでしまいます。

私の癒しの場所 「海」

悩んだ時はコーヒーとラウンジチェアを持って海へ行こう!





海水の温度

前回まで「風」について勉強しました。今回からは「海」について勉強します。

ところで海水をなめてみたことありますか。しょっぱいですよねー。なぜでしょう?

それは川が岩を削り取って岩に含まれている塩を海へ運んでいるからです。

それでは1Lの海水の中に含まれる塩分の量はどのくらいなのか知っていますか?

答は約35gです。ただしこの塩分濃度は場所や深さによって少し違っています。

話がそれましたが、この海水も大気と同じように動いているのです。

一体どんな動きをしているのでしょうか。

大気は高度によって気温の変化の仕方が変わっていました。

実は海も深さによって水温の変化の仕方が違っているのです。

海面に近い順に見ていくと…

【混合層】
海面付近の層。太陽放射や気温の影響を受けやすいので場所や季節によって水温は異なる。

【水温躍層(すいおんやくそう)】
水深1kmよりも浅いところ。水温が大きく変化するところです。

【深層】
水温躍層より深いところ。太陽の熱が届かないため水温は急激に下がり4℃かそれ以下になります。

まとめると…

海水の表面温度(混合層)は太陽の影響を受けやすく場所や季節によって大きく異なります。

極付近で0℃、赤道付近で30℃。すごい温度差です。

一方、海の深いところ(深層)は太陽の影響を受けないためどこでも大体4℃と同じです。

このように水深1km よりも浅いところ(水温躍層)を境に海水の温度は大きく変化しています。




◆コーヒーブレイク◆

もうすぐ夏! 海水浴だ!

泳げない私にとって海水浴の必需品と言えば浮き輪なのですが

この年齢でドーナツ型の浮き輪じゃかっこ悪い!

かっこいい浮き輪(?)を見つけました。

その名も「シュノーケリングフロート」

スタイリッシュなフォルムでクール!

別売りの「のぞきめがね」も購入すれば水中の中も観察できます!

絶対欲しい!





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