出席カードに書き込まれた、質問等に対する回答(4/8火曜12限)

2003前期第1回(恒星の一生、太陽系の起源、地球の誕生)

 

(講師から)

#質問に、「なぜABが違うのか?」という書き方をされると、回答者としては具体的に何を答えれば回答になるのか、わかりません。何を答えればいいのか、回答者にわかるように質問の仕方を工夫してくださるとありがたい。「ABが違うのがどのようにしてわかったのか」という質問なら答えやすい。そのような工夫は重要な知的作業です。

 

#観測に使う電磁波の性質が説明不足でしたので、あとで補足します。

 

要約例

(2限)

*地球も金星も火星も生まれ方は基本的には同じ。太陽からの距離と惑星のサイズによる重力の関係で様々な星が生まれた。(0016079)

#正確には、様々な惑星の表面環境の違いが生まれた、ということですかね。

*地球の質量と太陽からの距離によって「生命の海」が誕生した。海ができることによって二酸化炭素が吸収され地球の温度が下がった。(0131037)

#地球の表面温度が下がった、ということですね?

*地球の誕生とは、他の星も同様で微惑星が衝突したりくっついたりすることででき引力ができクレーターが地球や月などでできる。クレーターの石も見ることでまた多くのことがわかる。石には多くの情報がつまっている。(0216010)

#星といっても恒星と惑星は区別しましょう。「引力ができ」というのは、VTRのナレーションが悪くて申し訳ないのですが、どんな物体でも質量に応じた万有引力があります。微惑星の衝突合体で惑星が成長すると、目に見えて重力が大きくなり、より多くの微惑星を集め、雪だるま式に成長すると考えられているわけです。

*みずから光を出す星を恒星という。身近な恒星では太陽があげられる。太陽は夜空の星と一緒。星の材料はガスやちりであり、星の死とともに放出されたガスやちりは、またやがてかたまり星になる。(0216015)

*宇宙のガス、ちりなどが集まり恒星が生まれ、そのまわりの余ったガスやチリなどで惑星ができた。地球は太陽からの距離や大きさがちょうどよかったため、水ができ、生命が誕生した。(0116026)

#「水ができ」というのは、どの惑星でも材料にはかなりの水が含まれていたと考えられているので、正確に表現すれば、“表面に液体の水がたまり、海となった”ということですかね。

*太陽のように軽くて黄色い星は寿命が長く、青く光る星は重くて寿命が短い。星は年数がたつとふくらみ大量のガスをはなって一生を終える。放出されたガスやちりは新しい星の材料になる。(0216046)

#恒星の一生と輪廻の話ですね。最後に一言、そういう繰り返しの中で太陽や地球が生まれたことに触れてくれると、もっとよくなると思います。

*地球は、微惑星が互いに衝突しあって大きくなったもの。地球はある程度の大きさがあったので、重力によって大気をつなぎとめることができた。あと、金星よりも太陽より遠かったので、早く冷えた。地表の温度が300℃くらいの時に雨が降って海になった。(0216062)

#地表が300度というのは、100400気圧くらいの条件で、液体の水ができるための最低条件が300-400℃くらい、というところから決まる温度です。

*地球をとりまく宇宙のことを知る。星たちはほとんど恒星と呼ばれる。恒星とは内部で自らエネルギーを作ることができるもので、例えば太陽。恒星に近い、遠いの違いで星の性質は違うが、元はちりやガスで星はみんな兄弟である。また、超新星爆発で1つの星が無くなったように見えるが、そのガスやちりでまた新しい星ができるのである。(0216095)

#近い、遠いの違いというのは惑星の話ですね。恒星と惑星の話を区別しましょう。

*恒星は自ら光を放つ星で、太陽も恒星のひとつ。恒星には温度の違いが色にでる。星はガス・ちりからでき、恒星ができたあとの残りのガス・ちりが惑星のもとになる。宇宙での単位は光年である。地球が他の惑星と違った歴史をたどったのは、太陽からの距離がちょうどよく、雨が降り海ができたためである。(0216115)

 

質問

(2限)

*マクロの世界で見ると地球は真円なのだが、隕石の衝突を繰り返しても丸くならないのではないか?

#真円→真球ですかね。たしかに、衝突を繰り返しただけでは表面がでこぼこになるだけですが、大きな衝突では発生する熱が大きく、VTRで見たように岩石が融けます。で、マグマの海で表面が覆われると、重力の位置エネルギーが同じになるように、液体ですから等ポテンシャル面(≒ジオイド)で表面がなめらかにならされるわけです。だから地球は丸くなったとも言えるかもしれません。まあ、地球の重力が大きいので、固体のままでもかなり丸くなったと思いますが。直径数百km以下の小さい衛星や小惑星では、あまり丸くないものもあります。

*星座で、これから先、星が一生を終えて、星の数が少なくなるということはあるんですか?

#ありえます。しかし、われわれが見る星座の範囲(数百光年以内)ではその確率はかなり低いです。星が一生を終えて星座が変わるより先に、銀河回転の影響で、いま見えている星の位置関係が変化して、星座が崩れてしまう方が早いです。1万年でずいぶん変わりますから。一方、恒星の寿命は数百万年以上の単位です。

*宇宙に存在するガスは太陽の熱で燃焼しないのですか?

#よい質問ですが、ガスが燃えるというのは、普通は酸素と水素や炭素が結びついて、熱が発生する化学反応が連続することですね。それで、結びつく相手の酸素が宇宙空間にそんなにあるか、というと、ほとんど無いわけです。だから燃焼しません。地球の大気に酸素が多いというのは宇宙一般から見ると、ものすごく異常なことなのです。

*星のもととなったガスとチリはどこから、どうやってできた?

#1)宇宙の最初にできた(H,He)2)恒星の内部の核融合でつくられ、恒星の死とともに放出(He,,C,N,O,,Mg,Si,Fe,…)

*そもそも宇宙の始まりとは?

#「ビッグバン宇宙論」あたりをキーワードにして、本などで調べてみてください。僕が説明するより正確だろうし、とても簡単には説明できないですから。

*最近、宇宙が平らになったことがわかったっていうのをどこかで見た気がするのですが、これはどういうことなんですか?

#その説明の文脈によるので説明を見ないと何とも言えませんが、宇宙質量の大小による宇宙の終末の話でしょうか。話の出典を持ってきてくださいませんか。

*恒星には青い星や黄色い星があるけど、色の違いは何によるものなんですか?

#恒星の表面温度で決まると思っていいです。青い星は高温(20000度〜10000度)で、エネルギー放出がすごく多く、寿命も短い。黄色い星は表面温度がやや低く(太陽で約6000度)、その分寿命が長くなる。恒星の表面積あたりの放射エネルギーは温度の4乗に比例します。

*最古の海とかはなぜわかるのですか。化石とかが残るわけじゃないのに。

#非常にポイントをついた質問ですね。海でできた地層というのは、水中で急激に冷やされた熔岩の存在(枕状熔岩)や、砂やレキの地層、海底に鉱物が沈澱してできる縞状鉄鉱層などの存在で確認できます。最古の海の地層というのは、地層に含まれている火山灰の鉱物などを使って、放射年代測定で時代を決めていて、それでいまわかっている中では一番古い海の地層(のひとつ)だ、ということです。地球の最初の海がいつできたのかは、さすがに記録が残らず、わかりません。でも、地層の記録では少なくとも38億年前〜38.8億年前まではさかのぼれます。

*地球の他に微惑星が集まったものはあるのか?

#惑星や小惑星、衛星など、太陽系を作る数十km以上の天体は、みなそうやってできたと考えられます。

*あまり大気のない地球の時代に雨が降ったのか? 降ったとしたら空気抵抗がないため雨は強力?

#低圧では液体にならないですし、最初は高温ですから、100-400気圧のやたらと濃い大気の状態で降ったと思います。そうすると、空気抵抗が大きくて、雨はゆっくり降下したかも知れませんね。面白い視点です。僕も考えたことがなかったのですが。

*ブラックホールはどんな経路でできるのでしょうか?

#後期にやりますが、基本的には重い星がその終末に不安定になり、つぶれてできると考えていいです。銀河中心のブラックホールなど、たぶん例外はありますが。

*ビッグバン以降、いまでも宇宙は広がり続けているのでしょうか

#観測からすると、遠くの銀河ほど遠ざかっていますから、膨張していることになりますね。

*雨が降ってそれがもとになって海になったのなら、何で海は潮水なんだろうと思った。なんでですか??

#よい質問です。高温の水は反応性が高いし、火山ガスの成分を含むと酸性の度合いが強くなります。それで、海水の入れ物である岩石と反応して、ナトリウムをはじめとして様々なイオンを溶かしだします。で、火山ガスの成分のうち塩化物イオンは沈澱を作りにくいので、結果として塩水になったと考えていいと思います。

*地球のまわりに宇宙があって…。では、宇宙のまわりには何があるんですか?宇宙のはてまでいくと、そこはどうなっているのですか?

#宇宙のまわりというのは、その中にいるわれわれには認識できません。われわれが2次元の面の中で生きていると仮定して、閉じた曲面である球面の上にいるとすると、それが膨張していると面積が広がっているのがわかるけれど、そこから抜け出すことはできませんね。また、その球面に果てというのは定義できませんね。言い換えれば、ブラジルの沖合から見れば地球の反対側である日本が「果て」ですし、宇宙の中で空間的(4次元的)に地球の反対側の位置から見ると、ここも宇宙の果てです。

*現在の海ができるくらい、マグマオーシャンの後に雨が降ったのですか?

#たぶん、そういうことでしょう。地球表面の水の、地球史的な量の変化はわからないことがありますが。

 

*全部出席すればレポートは出さなくていいんですか?

#出さずに出席点は満点がつきます。さらにレポートを出せば多少の加点はしますが。

 

 

意見・感想

(2限)

(ごめんなさい編)

*話はおもしろく興味深いのですが、何を話すか忘れられたり、話のすじがよくわからないことがあり、話を聞く集中力を維持するのに疲れを感じることがあります。

#真剣に聞いてくれてありがとう。気をつけます。ごめんなさい。

*書く時間を取って、講義の構成をして欲しいです。

#書く時間とは、板書を書き写すという意味ですか。次回以降工夫します。すみません。

*講義のスピードがちょっと速くて覚えきれません。

#全部覚えようとしなくていいですよ。要点はもともとプリントに書いてありますし。速いのは気をつけます。

*もう少しゆっくり話してください。(同様2件)

#気をつけます。すみません。

*話すのが速すぎて聞き取れないことがありました。(同様2)

#気をつけます。すみません。

*今日は時間がなくてビデオが見れなくて残念だった。

#ごめんなさい。教務課往復がなければ入りきったと思うのですが…。次回以降、見せます。ごめん。

*好きじゃない。

#「何が」好きじゃないか、それを書いてくれないと対応できません。「宇宙が」なら、地球の話に進むのでそれまで待ってください。「地学が」なら、受講しない方がよいかも知れません。坂本先生の生物学もあります。「教員が」なら、それは君がマトモだということでしょう。

*石が好きなのはよくわかりません。少しずつ知りたいと思いました。

*ちょっと時間がなくて、速くてわかりにくかったが、やり方はよかったと思う。

 

(内容について・感想)

*基本的な事だけど、意外と知らない事があった。

*星(地球)の誕生を考えると、いま自分がこうして生きていることがとても不思議に思えてなりません。様々な偶然が偶然に重なって地球が生まれ、生命が誕生し、いま自分が生きている。そんなことを考えると、ドキドキしてきます。眠れなくなりそうです。

#同感ですね。偶然は偶然なのでしょうけれど、その中に必然性が隠されていると思うので、われわれはその必然性というか、論理を探して、地球(や宇宙)の研究をするわけではあるのですが、究極のところはわかりませんね。でも、少しずつでも地球の秘密が解き明かされていくのは楽しいことです。地学はそういう学問だと思います。

*宇宙の研究は私たち人間を謙虚にすると言っていましたが、本当にそうだなと思います。また、光や石から宇宙の歴史や地球の歴史を知れることに感動します。

#すごいことですよね。考えてみれば。

*宇宙って普段から不思議に思ってた。何で人間はこんなに宇宙のこと知ってるのだろうって。でも今日先生が言っててへえって思った。

#ものすごくたくさんの人々が何年も何年も、観測や理論研究を積み重ねて、わかってきたことなんですね。

*岩石ができた歴史を読みとることで地球の動きを知ることができるなんて、すごいと思った。

*核融合について、少しわかりにくかった。

*先生が石が好きなんだなあというのがわかった。でも宇宙の方がきれいで好きです。宇宙についての講義をいっぱいやってください。

#全体のバランスもあって、今期はあまりできませんが、後期には3回くらい予定しています。

*私は実は宇宙よりも地球が好きである。しかし、こうしてきちんと学ぶと、宇宙も楽しいかもしれないと思った。

#地球も宇宙の一部ではありますが。こう言ってくれると講義をした意味があるというものですね。

*宇宙は、とても人間の頭では考えられないほど大きくて壮大なものだと思った。

*宇宙の大きさや生まれた時のことを考えると人間は小さいのだなと思った。

*地球が月のようにクレーターだらけの星だったなんて驚きました。何だか不思議です。

 

(肯定的評価)

*話が学生に取っつきやすく、すんなり授業に入れるので気軽に受けられる感じがよいです。

*ビデオが面白かった。

*ビデオを見て、なるほどと思うことが多かったです。いままでそれほど興味がなかったのですが、意外とおもしろいなあと思いました。

*興味を持つことができた。

*わりと面白かった。(同様2)

*ビデオはわかりやすくてよいです。(同様3)

*石のロマンをたくさん語ってください。

*話だけでなく、映像も一緒に見れたのでよかった。

*高校の頃に地学をやっていて、その時にとても興味を持ったので、今回授業に参加してみました。大学の授業も同様に興味を持てました。

#期待を裏切らないように努力します。

 

(81番までの書き込みに回答)