成蹊大学授業資料 Ryuho Kataoka's Website Seikei Kataoka08e

学技術 文化総合講義

学技術 文化総合講義

地球 学

地球 学

片岡龍峰

片岡龍峰

第 ₇ 回 _{2012 6} 月 ₄ 日

線 雲 関

授業内容

授業内容

• ^{授業 ン 昚あ} ₄^月₁₆^日

• ^{．授業 ン 昚あ}

• ^{． 陽地球環境 大地 陽系 果}

• ^{． 陽地球環境 生 盾 陽風 地磁気 大気}

• ^{陽地球環境 生 脅 槍 線 塵 陽紫外線}

4^月16^日 4^月23^日 4^月30^日

• ^{． 陽地球環境 生 脅 槍 線 塵 陽紫外線}

• ^{． 災害 磁気嵐 大停電}

• ^{． 災害 放射線帯 人工衛昙 害}

• ^{災害 銀河 線 陽放射線被}

4^月30^日 5^月7^日 5^月14^日 5^月28^日 5^月21^{日 休講}

． 災害 銀河 線 陽放射線被

• ^{． 気 報 世界 気}

• ^{． 気 報 気 数値 報}

• ^{． 陽気候関 ン 極小期 魔女狩}

5^月28^日 6^月4^日 6^月18^{日 休講}

6^月25^{日 休講}

6^月11^日

陽気候関 ン 極小期 魔女狩

• ^{． 陽気候関 線雲仮説}

• ^{． 史 地球史 晶い若い 陽 ッ}

• ^{． 史 地球史 超新昙 大絶滅}

7^月2^日 6^月25^{日 休講}

7^月9^日 7^月16^日

• ^{． 史 地球史 晶黒昙雲 雪玉地球}

• ^．

7^月23^日

授業 内容 進 具合や最新 話題 合わ 適宜調整

脳 いう 注目

前回 優 書 人 桁違い 増え ベ ッ あ 急

脳 いう 注目

http://www.brain‐book.com/report/cell‐brain.html

粘菌 鉄道網整

粘菌 鉄道網整

関東 形状 容器

• ^{関東 形状 容器}

• ^{主要都市 場所 餌}

山手線内 大

• ^{山手線内 大}

餌 粘菌 置

• ^{餌 餌 周 周}

集 粘菌 士 互

い 管状 輸送 ッ

ワ

ワ

• ^{最終的 主要駅 結}

粘菌 最適 ッ ワ

粘菌 最適 ッ ワ

完成

• ^{ベ 賞}

http://www.jst.go.jp/pr/info/info708/index.html

ン _{1869 1959}

ン _1869‐1959

1927 ^{ベ 物理学賞}

• 1927 ^{ベ 物理学賞}

– ^{ンや放射線 飛跡 発生}

霧箱 発明 放射線 研究者

霧箱 発明 放射線 研究者

要 道具 用い

• ^{気象学 興味 持} 1893 ^雲

性質 研究 始

性質 研究 始

ベン 山 気象観測所

い 雲 発生 観察 行

• ^{ン ッ 実験室 実験装置}

使 雲 発生 実験 始

密封 容器 空気 い

密封 容器 空気 い

減圧 断熱膨張

霧 発生

ン _{1812 1870}

ン _1812‐1870

朝 _{1837 1901} 代表

• ^朝 1837‐1901 ^代表

小説家 工業国 あ 空気汚

染国 英国

• ^{霧 霧 川 川}

中 緑 小島や牧草地帯 間 流

い 川 乗船用 階

い 川 乗船用 階

段 間 汚 流 大 い都市

港 汚染 い 端

通 人 霧 空 欄

通 人 霧 空 欄

越 垣間見 周 全 霧

あ 気球 空

霧状 雲 中 い

霧状 雲 中 い

う 感 荒涼館 Bleak House

(1840 1926)

(1840 _‐1926)

The Thames Below Westminster (1871)

線 雲 _→ 地球 霧箱？

@nobi ^{空雲 抜 飛行機雲}

ッ yfrog.com/kl1sbmqj

雲 組

雲 組

雲 水蒸気 含 空気 昇 冷

•

^{雲 水蒸気 含 空気 昇 冷}

や

•

^{空ほ 気圧 昇 空気}

膨張 温度

膨張 温度

•

^{空気 昇 ン 次}

う あ

– ^{陽陽 熱熱 晵晵 空気空気 軽軽}

昇

– ^{冷 い空気 晵 い空気}

晵 い空気 昇

気圧 空気 流 込

– ^{気圧 空気 流 込}

昇気流 起

– ^{風 影響 空気 山 斜面 昇}

空へ寒気 流入 大気 状態

– ^{空へ寒気 流入 大気 状態}

不 昇気流 発生

http://www.jma‐net.go.jp/matsue/chisiki/column/cloud/cloud.html

雲 組

雲 組

• ^{水蒸気 含 空気 温度}

• ^{水蒸気 含 空気 温度}

–

^{水蒸気 含 水分}

限界＝飽和水蒸気 少

非常 空気 澄 い 場合

–

^{非常 空気 澄 い 場合}

露点 温度 限界

多い水分 含 状態 状態

過飽和 いう

過飽和 いう

• ^{気体 あ 水蒸気 液体 あ 水}

粒 雲 へ 変化 空気中 あ

海水 塩 小

海水 塩 小

粒や火山 噴煙及び工場 煤煙

雲 ₍ 核 必要

• ^{雲核 雲核 水蒸気 水蒸気 付着 付着 次第 次第 大 大}

水 粒 雲 出来

http://www.jma‐net.go.jp/matsue/chisiki/column/cloud/cloud.html

極 息 白 い

極 息 白 い

理由 極 い 空気

• ^{理由 極 い 空気}

– ^{気温 い 息 白 見え}

息 中 水蒸気

冷 空気 冷や 水滴

冷 い空気 冷や 水滴

– ^{水蒸気 小 やホコ 核}

水滴

水滴

極 空気 やホコ い

水蒸気 水滴

い

い

– ^気温 50 ^℃

水 う ュワ

いう音 息 中 水蒸気

いう音 息 中 水蒸気

凍

• ^{音 昙 や 言う}

http://www.tohoku‐epco.co.jp/new_naze/nazenavi/dotten9/03/index.html

船舶 排気 作 雲

見え

船舶 排気 作 雲

http://www.anlyznews.com/2012/05/blog‐post_7356.html

船舶 排気 中 硫黄酸化物 水蒸気 擬集

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7352667.stm

雲

雲 浮い い ？

雲

雲粒 直径 ₃～_10μm 赤 血球 直径₍₆～_8μm) い

最 い終端 度 落

最 い終端 度 _1cm 落

普通 昇気流 均

風 _1m以 あ 風

斜 方 考慮

斜 方 考慮

十分空中 浮

雲 変化 地球 支 大 変え

い雲 射 地球 冷や 日 効果

線雲仮説

Marsh & Svensmark 2000

線雲仮説

線 増

高層雲

• ^{線 増え}

• ^{い雲 い雲 増え 増え}

• ^{地球 寒}

中層雲

– Svensmark (1997)

層雲 層雲

赤 線

3^{％ 雲 変化 地表}

届 放射 _0.8‐

1.7W/m^{2ほ 変化}

陽活動 気候

陽活動 気候

黒点 周期的活動 期

• ^{黒点 周期的活動 期}

気候変動成分 あ

• ^{黒点活動 活発 陽}

面 白斑 明 い領

面 白斑 明 い領

域 増え 均的 全

陽放射 僅 増え

変化 非常 小

• ^{， 変化 非常 小}

い _{0.2W/m2 11} 周期

伴う地球表面温度 変化

(0 1 ^℃ ) ^説明

(0.1 ^℃ ) ^説明

い

極小期 線

• ^{ン 極小期 線}

増大 い 雲 増え

寒冷化 可能性 あ

Kirkby 2007

線 雲 ₄₆ 億

線 雲 ₄₆ 億

•

^{銀河 昙形成率 高}

•

^{銀河 昙形成率 高}

– Rocha‐Pinto et al. (2000) – Marcos & Marcos (2004)

•

^{線 増え 全球凍結}

– Shaviv (2003) S k (2007) – Svensmark (2007)

•

‘Snowball Earth occurred only 

when star making peaked

when star‐making peaked. 

The Galaxy’s baby booms 

intensified the cosmic rays.’ 

– “The Chilling Stars” byThe Chilling Stars  by  Svensmark and Calder

Svensmark (2007)

ン 大爆発 _{5 42} 億 前

原生代 顕生代へ

ン 大爆発 _5.42 億 前

顕生代 繰 返 氷河期

顕生代 繰 返 氷河期

線 雲 ₅ 億

線 雲 ₅ 億

• ^{顕生代 顕 代 氷河期 氷河期 通過 通過 一致？ 致}

– ^{銀河 腕 超新昙 近 多発}

– ^{線 線 増え 増え 氷河期 氷河期}

(Shaviv & Veizer, 2003) (Svensmark, 2007)

腕 ン 一 い

想像 実 億 腕 変化 い い

Near‐cloud^仮説

線 生 ン

線 生 ン

大気中 電場

移動 い ン 雲粒

雲 部

電荷 部 電荷 部

電荷 溜 い

雲中 溜 電荷

小 雲粒 引 氷結

雲 成長

進 い

Tinsley

サ 仮説

サ ッ 仮説

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2011 /09/cosmic‐rays‐and‐clouds‐potential‐mechanisms/

雲核 雲粒 Clear‐sky^仮説

雲 種 種

雲核 雲 種

雲粒

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2011 /09/cosmic‐rays‐and‐clouds‐potential‐mechanisms/

雲 種 種 線 作

硫酸分子 気体 ン化 集 硫酸 _nm微粒子 形成

雲 種 種 線 作

ン ン

CLOUD^実験

Kirkby+2011 ^{実験 検証 進 い}

278K

ternary

292K

binary

292K

248K

292K 278K

Svensmark+2007 ^過去 SKY^{実験 整合的}

片岡 地学雑誌₂₀₁₀ 実 雲 観測 検証 進 い

コッ ッ ュ (1904 1984)

覚え

コッ ッ ュ (1904‐1984)

• 線嵐 ^線嵐

• SEP GLE

– ^{陽 放出}

高 荷電粒子

• ^{線 数日弱}

– Forbush Decrease

– Forbush Decrease

– ^{地球 包 コ 質}

放出 銀河 線 磁

放出 銀河 線 磁

気

線 数日減 雲 減 ？

ッ ュ 時 起 様々 現象 磁気嵐 起

放射線帯 電 人工衛昙 害

A) ^放射線帯 MeV^電子

飛行士 被

B)  ^{陽高 粒子} MeV^陽子 飛行士 被

C) GLE: Ground Level Enhancement GeV^陽子 航空機乗務員 被

) ^陽子

D) Forbush Decrease

ッ ュ現象 ッ 均

雲水 水雲 層雲

ッ ュ現象象 規模規 横軸

応 雲 縦軸 変化

ッ ュ現象 検証 論 中

ッ ュ現象 検証 論 中

象 雲 応

• ^{ッ ュ現象 雲 応}

– Sloan and Wolfendale (2008)

– Laken et al. (2009)

– Calogovic et al. (2010) Calogovic et al. (2010)

• ^{ッ ュ現象 雲 応 微妙 あ}

T dd d K i t (2004)

– Todd and Kniveton (2004)

– Kristjansson et al. (2008)

– Rohs et al. (2010)

– Dragic et al. (2011)

Svensmark+2012 ^{ッ ュ現象 点線 雲 赤 変わ}

ッ ュ現象 ッ 均

Svensmark+2012 論へ 論

ッ ュ現象 規模 大 い 雲 変化 大 い

雲 ベ 変え

雲核や雲粒 出来 変化 要

雲 ベ 変え

い

汚染済

Stevens and Feingold 2009 Nature

雲降水 状態

大 草 生

雲降水 状態

形成

less aerosol more aerosol

larger 

droplet

smaller 

droplet

aerosols

remain

負

ッ

正

ッ

aerosols

removed

droplet

more precipitation

droplet

less precipitation

remain

removed

more precipitation

low albedo phase

less precipitation

high albedo phase

p

温晵化

g p

寒冷化

雲核生成率 違い 気候 構 可能性(Baker & Charlson, 1990)

雲 連結階層 ュ ョン

雲 連結階層 ュ ョン

降 超水滴法

• ^{コン 雨 降 超水滴法}

http://www.jamstec.go.jp/less/space_earth/ja/research‐introduction/cloud‐formation.html

文 省 振費 人工降雨 降雪 計画

人工的 雨 種 い 結合 雲粒サ 大 自 落 雨

文 省 振費 人工降雨 降雪 計画

http://jcsepa.mri‐jma.go.jp/

生物 雲 ッ

生物 雲 ッ

(B) CO2 4^{倍 白亜紀} 温晵期 説明 い (C) ^雲粒径 2.2^倍

温晵期 説明 温晵期 説明

生物起源 無

い 雲粒 大

い 雲粒 大

仮 結果

全球雲 _{64% → 55%}

Kump&Pollard2008Science 全球雲 _{64% → 55%}

ベ _{0.3 → 0.24}

線 雲

線 雲

雲 未解明 面白い問題 あ

• ^{雲 未解明 面白い問題 あ}

– ^{雲 気候 変え 気候 雲 変え}

• ^{線 雲 相関関 報告 い}

– ^{雲 線 影響 受 気候 変え い ？}

– ^{相関 何 作 い い ？}

• ^{線 線 雲 雲 物理的 物理的 組 組 未解明 未解明}

– Clear‐air ^{仮説 実験的 検証 あ}

• ^{線 雲 種 作 的 課題 残 い}

– Near‐cloud ^{仮説 検証 比較的進 い い}

• ^{線 雲 電場 変え ？}

第 ₇ 回 ン

第 ₇ 回 ン

感想 自由

• ^{感想 自由}

– ^{授業資料 授業資料 私 私 サ サ 公開 公開 い}

• http://sites.google.com/site/ryuhokataoka/

ン ッ 公開

– ^{ン ッ 公開}

い う 教え い

• ^{自分 公開 場合 教え い}

• ^{自分 公開 場合 教え い}