鉄と鋼の話！

鉄と鋼の話！

原子番号が２６の鉄は地球の地核以外で最も多く存在する元素です。
原子番号１は水素で原子核の周りにある電子は１個です。鉄の電子数は２６なのです。
鉄までの元素は恒星（太陽）の核融合のよって作られますが、原子番号が鉄より大きい元素は
新星爆発などでしか生じません。
地球に存在する金やプラチナなどは大昔の超新星爆発が太陽系を作った証しなのです。
人類が作った建造物の大半に鋼が使用されているのは、無尽蔵な鉄があったおかげです。
純度１００％の鉄は白い金属光沢を放つそうですが、原子核の周りの電子が増えたり減ったりする
イオン化傾向が高いため、大気中でお目にかかることは出来ません。
我々が目にしているのは鋼です。
鉄と鋼の違いは炭素の含有量なのです。
鉄は０．０２％未満の炭素を含みます。鋼は０．０２％～２％程の炭素を含みます。
鉄は良く錆びると言われますが。鉄の錆は大きく分けて２つあります。
赤錆び：鉄が水や水蒸気と接触すると、鉄は電子が減りプラスイオンになります。
　　　　水では水酸化物イオンというマイナスイオンが出来ます。
　　　　この反応を繰り返すことで、鉄から水分が抜けてＦｅ2Ｏ3という赤錆びになるのです。
黒錆び：赤錆びと同じように酸化されるのですが、赤錆びのようにぼろぼろになりません。
　　　　鉄を高温で熱すると空気中の酸素と反応して表面が黒くなり、Ｆｅ3Ｏ4になります。
　　　　この黒錆びはきめが細かく、表面をコーティングするような感じで覆ってくれるのです。
身近な製品で鋼の代表格はステンレス鋼です。
名付け親はイギリスの学者ブレリアン氏でした。
１９１３年にイギリスで軍の委託により小銃や大砲の地金開発に努力していたブレリアン氏は、
スクラップ置き場で錆びていない鉄片をスクラップの山から発見しました。
それはクロムを１３％以上含んだ合金鋼でした。
食卓用のナイフに試作し、ステンレス鋼「Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ」の愛称をつけ特許を取ったのです。
鉄に添加されたクロムは酸素と結合してステンレスの表面に不動態皮膜という極薄の酸化皮膜を作り、

錆びの発生を防いでいるのです。
この酸化皮膜は厚さ１００万分の３ｍｍ程度と大変薄いのですが、傷ついても酸素に触れるだけで
再生する優れものです。クロムの含有量を増やせばステンレスの耐食性が高まります。
さらに、酸化皮膜を強化するニッケルを添加することで、より耐食性を向上させることが出来ます。
ステンレス鋼は金属組成的に分けると次の３種類になります。
・マルテンサイト・ステンレス：１３クロム系
・フェライト・ステンレス：１８クロム系
・オーステナイト・ステンレス：１８クロム・８ニッケル系
家庭で最も使われるステンレス鋼はオーステナイト・ステンレスです。

いよいよ桜の季節！

いよいよ桜の季節！

新型コロナウイルス感染が吹き荒れる今日この頃ですが、桜の季節はウイルスを吹き飛ばす勢いで近づいています。

イベントの自粛要請があるので、お花見が出来ないのは残念ですが、

桜の季節は日本人にとって明るさをくれる有り難い存在です。

自由が丘はまだソメイヨシノはほとんど開花していませんが、大島桜は見頃になりました。

霰と雹！

霰と雹！

掲題の漢字を読めますか？
あられ「霰」とひょう「雹」です。
誰でも知っているこの２つの違いについて、明確に説明しろと言われると考えてしまいます。
答えはサイズの違いです。
気象庁によると霰は直径が５ｍｍ未満、雹は５ｍｍ以上なのだそうです。
何れも発生源は積乱雲です。
積乱雲の中には、雨や雪の元となる雪の結晶、氷の粒、水滴が詰まっています。

雪の結晶や氷の粒が大きくなると、自重でだんだん下りていきます。
そこで、水滴とぶつかり凍りつき、そのまま溶けずに地表に達すると霰になります。
霰状態のものが雲の中で上昇気流に乗り、さらに水滴と結合することで、
サイズが５ｍｍ以上になって地上に到達するのが雹なのです。
当たり前と思っている生活環境の中にも、意外な発見はあるものです！

宇宙についての質問集！

宇宙についての質問集！

インターネット記事をチェックすると、５０％以上が新型コロナウイルスに関連した内容で
気持ちが暗くなってきます。
気晴らしの為に、宇宙についての質問集を作成しました。
宇宙物理学は最近ブラックホールが撮影されたりして、どんどん進化していますが、
それでもまだ解らないことだらけの様です。
逆に考えれば、それが人類の夢のようなもので、益々興味が沸いてくる分野なのです。
簡単なものから難しいものまでいくつか掲載しますので、このブログを読まれる皆さんは
いくつ正解出来るでしょうか？
①　太陽系の惑星の中で、２万７千メートルの山がある惑星はどこでしょう？
②　太陽系の惑星の中で最も熱い惑星はどこで、温度は何℃でしょう？
　　温度の選択肢：２９３℃、４００℃、４７０℃、８００℃、１５９０℃
③　体長０．５～１．２ミリメートルのクマムシは月で生きることが出来るでしょうか？
④　宇宙飛行士になる３つの条件は何でしょう？
　　選択肢：健康、理解力、体力、運動能力、忍耐力、語学力（英語）、誠実性、協調性、創造性
⑤　宇宙に存在するものは５％の物質と他に２つあると言われています。その２つの名前と
　　　それぞれの比率（％）はどれくらいでしょう？
　　比率の選択肢：１５％、２２％、３３％。５６％、６２％、７３％、８０％
⑥　月は毎年地球から離れていっていますが、どの位ずつ離れていっているでしょう？
　　選択肢：２．５～３ｍｍ、３～４ｃｍ、７～８ｍ、５５ｍ～７０ｍ、６～７ｋｍ、１０～１３ｋｍ
⑦　ケンタウロス座にある地球から４０光年離れた星があるのですが、何でできているでしょう？
　　選択肢：塩、石炭、鉄、花崗岩、金、ダイヤモンド
⑧　金星に降る雨はどんな物質の雨でしょう？
　　選択肢：塩水の雨、炭酸水の雨、硫酸の雨、液体窒素の雨
⑨　宇宙に匂いがあるでしょうか？
⑩　特殊相対性理論と一般相対性理論の違いは簡単に言うと何でしょう？
（答えはこちら）

スピッツァー・お役目ご苦労様でした！

スピッツァー・お役目ご苦労様でした！

スピッツァーとはＮＡＳＡの赤外線天文衛星です。様々な波長の電磁波で宇宙を観測する衛星群「グレート・オブザーバトリーズ」の１機として２００３年８月に打ち上げられました。それ以来、１６年間に亘り数多くの成果を挙げてきましたが、先月３１日に機体がセーフモードに切り替えられ、全ての観測活動ミッションを終了しました。

スピッツァーは地球から距離を置いて追いかけるような位置関係で太陽の周りを公転し、地球から出る熱放射の影響を避けることができるので、より口径の大きな地上望遠鏡を上回る感度を持っていました。さらに、従来の赤外線天文衛星と比べてはるかに暗い天体を観測でき、より遠方の宇宙の姿を私たちに届けてくれたのです。
赤外線観測では、望遠鏡や装置自身が出す赤外線がノイズとなって観測の妨げになるのを防ぐために、望遠鏡や観測装置を極低温に冷却する必要があります。スピッツァーは液体ヘリウムを冷媒に用いていますが、液体ヘリウムはきわめて蒸発しやすく、搭載されている液体ヘリウムがすべて失われた時点で、本来の性能での運用は終了となるのです。
スピッツァーの１６年間に亘る観測活動の軌跡は素晴らしいものでした。搭載されている３種類の観測装置のうち、赤外線分光計と多波長撮像光度計のヘリウムが２００９年に尽きたため、初期観測ミッションはここで終了となりました。この時点でスピッツァーミッションは成功したと判断されたのですが、運用チームは最後に残された観測装置である赤外線アレイカメラの観測波長４つのうち２つを使って、延長ミッションを行うことにしたのです。当初想定されていたミッション期間を大幅に超えて、スピッツァーはさらに１０年半もの間、画期的な成果を挙げ続けました。
次世代の赤外線宇宙望遠鏡であるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げを見越して、スピッツァーミッションは２０１８年で終了することがいったん決定されたのですが、その後ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げが延期となったため、スピッツァーの運用は今年まで継続されることになったのです。
スピッツァーは、恒星や惑星の形成、初期宇宙から今日に至る銀河の進化、恒星間塵の組成など、天文学の様々な分野の研究に貢献してきました。２００９年には土星を取り巻く未知の巨大な環を発見しましたし、２０１４年には、できたばかりの惑星系で小惑星同士が衝突した証拠を検出して、こうした天体衝突が太陽系の形成初期にも頻繁に起こり、惑星形成に重要な役割を果たした可能性があることを示しました。

延長ミッションの２０１６年には、ハッブル宇宙望遠鏡との共同観測によって、これまでに検出された中で最も遠い銀河の画像が得られました。さらに、２０１７年には、みずがめ座の方向約４０光年の距離にある太陽系外惑星の赤色矮星「ＴＲＡＰＰＩＳＴ－１」の周りに、下記画像の想像画像のような７個の地球サイズの惑星を発見したのです。これは、スピッツァーの功績として、最も広く知られた成果の一つです。

２０１５年、スピッツァーのミッション１２周年を祝って下記のような過去の撮影画像が公開されました。

１６年間のミッション終了に際し、ＮＡＳＡ副長官のＴｈｏｍａｓ　Ｚｕｒｂｕｃｈｅｎ氏が、次のメッセージをスピッツァーに贈られたのが印象的ではありませんか！

「スピッツァーは宇宙についての完全に新しい視点を私たちにもたらしてくれました。宇宙のしくみを理解し、私たち人類の起源や、私たちは宇宙の中で孤独な存在なのか、といった様々な問いを投げかける上で、私たちを何ステップも先へと前進させました。スピッツァーによって、さらに研究を要する重要で新しい疑問や興味深い天体が見つかり、将来の研究の道筋が示されました。スピッツァーはミッションの終了後も長きにわたって、科学に計り知れないインパクトを与えることでしょう。」

センサーが「ＩｏＴ」を広げ、「ＡＩ」を育て、人間の暮らしを豊かにする！

センサーが「ＩｏＴ」を広げ、「ＡＩ」を育て、人間の暮らしを豊かにする！

センサーとは、学術的に表現すると、自然現象や人工物の機械的、電磁気的、熱的、音響的、化学的性質あるいはそれらで示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置のことを指します。
既に、かなり前からセンサーは使用されていて、我々もその名前はよく知っています。
このセンサーがインターネットの普及に伴い、最近は新たなビジネスモデルを作り出し、現代はまさにセンサー競争の時代と言っても良いのではないでしょうか？
センサーの歴史を見ると次の様に分けられます。
過去のセンサーの役割：検知
デジタル時代のセンサーの役割：検知、変換、処理
システム化した現代のセンサーの役割：検知、変換、処理、認識、分析、解釈
現代のセンサーを活用して急速に広がっているのが「ＩｏＴ」です。これは「Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ」の略称で、日本語では「モノのインターネット」と称しています。家電製品やＩＴ機器、オモチャ、文具、自動車から社会インフラまで様々な分野でセンサーが活用されています。最近良く聞く「コンテクスト・アウェアネス」と言う言葉がありますが、これは、センサーで取得したデータを活用して、コンピュータや、場合によっては人工知能が認識・判断することを言います。現在の「ＩｏＴ」はまさにこれを応用したものなのです。
「ＡＩ」として注目されている人工知能にもセンサーは欠かせません。コンピュータの技術が発達していることで、人工知能は学習すればするほど賢くなることは、一番難しいと言われる囲碁の世界でも証明されています。人工知能を賢くさせるための教材をセンサーが提供しているわけです。
人間の暮らしを豊かにする点については、外出していても、家のエアコンが自動稼働する様なコマーシャルがあること等で、沢山の人が認識しています。
新しい分野では、就業人口が減少して問題になっている農業でもセンサーが威力を発揮しそうです。稲作で最も大事な水管理について、水位などを把握するための水田センサーや自動給水弁といった機器を用いることで、これまで課題となっていた農業の技術伝承やコスト削減の問題を解決できる可能性が出て来ているのです。
さらに、人間の五感を拡張する為に人間の感覚をはるかに超える能力を持つセンサーを実現する技術開発が進んでいます。例えば「聴覚」です。京都大学では多くの音源が混じった音から、特定の音を自在に分離するマイク技術を開発しています。この技術を磨くと騒然とした群衆の中でもひそひそ話を聞き出すことが出来るそうです。補聴器の最大の課題は騒音下での聞き取りですから、このマイクが早期に完成することを期待します。

天の川銀河とアンドロメダ銀河の合体は起こるか？

天の川銀河とアンドロメダ銀河の合体は起こるか？

２５０万光年離れているアンドロメダ銀河は遠いだろか、近いだろうか？と問われたときに、人類の乗り物技術から考えると恐ろしく遠いことになりますが、想像を絶する大きさの宇宙空間を基準に考えると極々近いということになります。
２０１２年に、ＮＡＳＡのハッブル宇宙望遠鏡はアンドロメダ銀河が３９億年後に天の川銀河と衝突する軌道を辿っていることを発見しました。従い、両銀河の合体は起こります！
そのプロセスを追って見ましょう！
①　アンドロメダ銀河は時速約４０万キロメートルの速度で天の川銀河に接近しています。
②　アンドロメダ銀河は望遠鏡を使わずに視認できる唯一の銀河ですが、現在は彼方に輝く小さな光でしかありません。
③　２０億年後に肉眼ではっきり見えるほど大きく夜空に迫ってきます。
④　３７．５億年後には、夜空に大きく広がり、重力による潮汐で天の川銀河は歪み始めます。
⑤　３９億年後には２つの銀河が初めて交錯しますが、銀河はほとんどが宇宙空間なので、２つの銀河の星々が物理的に衝突する可能性はほとんどありません。しかし、接近によって、星間を漂うガスや塵が圧迫されて崩壊し、それらが新たな星になる過程で空は明るく輝きます。
⑥　４０億年後には、いったんお互いをすり抜けた２つの銀河が、遠ざかる時に引き延ばされて、歪みが生じます。
⑦　５１億年後には、２つの銀河はお互いの重力に再び引き寄せられ、夜空には２つの銀河核（巨大に膨れ上がった古い星々の集まり）が現れます。
⑧　７０億年後には、２つの渦巻き銀河核が融合し、１つの巨大な楕円銀河になります。夜空には２つの銀河系の最も古い星々が放つ光が充満します。
⑨　我らの太陽系は、アンドロメダ銀河が接近してくると、エネルギー不足により太陽が白色矮星に変貌し、金星の軌道上に達するほど膨張します。地球は現在の水星並の灼熱の星になるので地球上の生命は絶滅しています。

健康寿命１００年を目指そうと盛り上がっている世の中で、何十億年先の話を語ってもあまり意味がないかも知れませんが、ＳＦ小説の如く、壮大なスケールの宇宙に想いを巡らせる喜びの様なものを感じます！

はやぶさ２・地球へ！

はやぶさ２・地球へ！

ＪＡＸＡ（宇宙航空研究開発機構）が１１月１３～１９日にかけてリュウグウが遠ざかる画像を公開しました。はやぶさ２は無事にリュウグウでのミッションを終了し、地球に向けて移動を開始したのです。
予定では、２０２０年１２月頃にはやぶさ２は地球に接近し、リュウグウの砂や石が入っているはずのカプセルをオーストラリアの砂漠地帯に放出するのだそうです。これが実現すると、世界の専門家がサンプル獲得に躍起になるのではないでしょうか？
はやぶさ２は地球に帰還しません。放出後は新たな任務を帯びてまた旅立つそうです。
慰労してあげる時もなく、なんとなく可哀想な気がします。

直近の生物大量絶滅はいつだったでしょうか？

直近の生物大量絶滅はいつだったでしょうか？

３億年前以降に起こった生物の大量絶滅は１１回発生しています。
下記がその推移です。
時期　　　　　　　　　　原因
２億５９８０万年前　　火山活動　海水無酸素化
２億５２２０万年前　　火山活動　海水無酸素化
２億１５００万年前　　隕石衝突
２億　１３０万年前　　火山活動　海水無酸素化
１億８２７０万年前　　火山活動　海水無酸素化
１億４５００万年前　　隕石衝突
１億１６００万年前　　火山活動　海水無酸素化
９４２０万年前　　　　火山活動　海水無酸素化
６６００万年前　　　　隕石衝突　火山活動　海水無酸素化
（恐竜絶滅）
３６００万年前　　　　隕石衝突
１１６０万年前　　　　不明だった！
これらの推移を見るとそれぞれ１０００万年以上の差があることが分かりますが、これ程細かく調べられたものだと感心させられます。

直近は１１６０万年前でしたが、これまでその原因が分かっていませんでした。
今般、日本の海洋研究開発機構などの研究チームが、巨大隕石が海に衝突したのが原因だった可能性があると、２０日付の英科学誌で発表しました。
このチームは小笠原諸島・南鳥島沖の水深約５６００メートルの海底を掘削し、地層の試料を採取・分析の結果、オスミウムという元素が極めて高い濃度で存在することを発見したのです。オスミウムは隕石や地球のマグマの活動が作るかんらん岩（マグネシウムや鉄のケイ酸塩鉱物）に多く含まれる元素ですが、掘削した地層にかんらん岩は見つかりませんでした。また、このオスミウムには宇宙で生じた時に発生する、中性子の数が異なる同位体が同じ比率で存在すること、さらに、地層の粒子に衝突の痕跡があったことから、隕石衝突が原因であったと判断したそうです。
２億１５００万年前に地球に衝突して直径１００キロメートルのクレーを発生させた直径３．３～７．８キロメートルの隕石と、オスミウム濃度の高さが類似しているので、この隕石も直径数キロあったのではないかと推測されています。
既に１１６０万年経っているので、映画のアルマゲドンやディープインパクトの様な事態が近々起きるかも知れません。そのような事態に備えて、早くその対策を世界で確立してほしいところです！

宇宙はどんな形をしているのだろうか？

宇宙はどんな形をしているのだろうか？

現在、宇宙物理学者達が掲げている宇宙の形は次の３つが代表的です。
①馬の鞍の様な形をしている開いた宇宙でどんどん広がり両端が交わることがありません。
②直線をまっすぐ伸ばすと、やがて元の場所に戻る様な構造で有限の閉じた宇宙です。
③果てしなく彼方に広がり続ける平坦な宇宙です。
上記の中で③の平坦な宇宙が優勢になっています。
ところが、ある科学者グループが、宇宙誕生の名残とも言われ、宇宙マイクロ波背景放射と称する微弱な放射線を観測するために打ち上げられた人工衛星「プランク」が収集したデータを分析した結果、ひょっとして宇宙はまるいんじゃないかという結論に達したそうです。宇宙がまるいということは閉じられた宇宙と同様で、有限の宇宙ということになります。
この発表を受けて、多くの科学者達が宇宙マイクロ波背景放射は宇宙の質量によってゆがめられている点や、データの統計方法に問題があるなどの指摘をしていますが、これまでの常識を覆す説であることは間違いありません。
今後、この発表の確証を科学者達が検証していくことになりますが、「地球はまるかった」と同じように、やがて、正しかったといった結論に至るかも知れません！