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まんがサイエンス〈6〉夢はなぜ見る?ほか [自然科学]

1994年に発行された翼の、マンガで先端科学を解説する本のシリーズ。
元は「5年の科学」「6年の科学」で連載されていた。
「あさりよしとお」が描いている。
レギュラーキャラは「よしお」くん、「まなぶ」くん、女の子は「あさり」ちゃん「あやめ」ちゃん。
極端発言のあやめちゃんキャラは健在、あさりちゃんもさらっとボケるの担当。

巻頭で取材した写真が載っていた。
表面効果翼艇という、空を飛ぶ船というイメージの乗り物を解説。
これは海面近くを飛行し、翼の地面効果により翼効率の向上を狙った乗り物。WISEと略される。
研究は1930年代にはじまり、この時点ではロシアのWISE「エクラノプラン」が全長100m重量540トンの実験艇で成功している。
日本のWISEは1960年代にはじまったが、いったんとん挫。
1980年代後半に鳥取大学の久保昇三教授のアイデアを三菱重工業が具体化した実験艇「ミュースカイ1」を開発。
1900年には2人乗りレジャー艇「ミュースカイ2」は公開された。
WISEは速度は船舶より早いが、輸送量はおとり、飛行機より速度は速いが輸送量はまさる。
巻末付録にWISEの模型がついていた。

☆不死身の怪物!?クマムシ
解説は巨大クマムシ。
暑くても水がなくても生き続けるしぶとい生き物。
アフリカの乾季に干上がる川に住むメダカは、卵の状態でほんのわずかな湿り気をたよりに乾季をのりきる。
ミジンコは普通はメスだけが卵を産み、メスだけで増えるが、環境が悪くなるとオスも生まれて、特別な卵をつくる。この卵は氷漬けになっても生きられる。
アリジゴクは真夏の炎天下水一滴もなしで、2週間以上生きる。エサが足りなくて成虫になれないときも2-3年冬を越して生き続ける。
ニホントゲクマムシは、世界中にいる体調㎜以下の、植物の汁を吸って生きる生物で、似ている生物がいない。
150度の暑さに耐え、-250度に耐え、真空でも生きられるタフな生物である。
人間の1000倍の放射線許容量を持ち、完全な乾燥状態でも生き続ける。
クマムシは水分を失うとカプセルのような形(クリプトビオシス)に変身して、あらゆる環境に耐える。
記録では120年前のコケの中にいたクマムシに水分を与えると活動を再開したという。復活後2-3分でしんじゃったけど。
ただし、人間がマネしようとしても体の構造が複雑なんでミイラになっちゃっうだけです。


☆おなかの中は細菌の世界!?
解説は腸内細菌の専門家ビフィズス菌太郎。
細菌とは、微生物の代表格で、大きさは5ミクロンから0.3ミクロンくらい、千分の5㎜から1万分の3㎜というごく小さな単細胞生物。
高度1万8千㎞の成層圏から深さ1万2千mの深海まで、どこにでもいる。
種類がすごく多くて、それぞれが一番得意な場所にすみついている。
形や能力も種類がすごく多い。
細菌のなかには空気が好きな好気性菌とないほうが好きな嫌気性菌がある。これは地球に酸素がなかった時代から細菌がいたためである。
人間に害になるもの、赤痢菌、コレラ菌、ペスト菌、破傷風菌など、人間の体に入り込んで増えるものと。ボツリヌス菌のように食べ物にくっついて増えて、それを食べることで食中毒をおこさせるものがある。
一方でいろんな薬やモノを作り出す役に立つモノもある。
一番身近でおなかの中に住んでいるビフィズス菌は、人間の腸に住む細菌の中でも有力な菌。
乳酸桿菌とともに役にたつ善玉菌の代表である。
ふつーの人間は腸の中に100種類、100兆の菌がいるといわれている。ウンコの半分は菌でできている。
ビフィズス菌は悪玉菌の代表ウェルシュ菌をやっつけてくれる。
ウェルシュ菌は加齢や肉食などで増える。


☆腸内細菌は健康のもと
解説は前回に続きビフィズス菌太郎。町内会長もやっているそうです。
肉を食べ続けるとウェルシュ菌が増えてウンコやおならが臭くなるが、それは有害物質が増えているから。
増えた有害物質の一部は体内に吸収されて、がんの発生を助けたりする。
普通は肝臓が毒素を分解してくれているが、あまり酷使すると疲れて処理しきれなくなって、有害物質が全身にまわってしまう。
ビフィズス菌は悪玉菌がきないな乳酸や酢酸をつくって悪玉菌を減らしてくれる。
乳酸や酢酸は腸の活動を活発にするので便秘が解消する。そうすると有害物質も早く排泄される。
ビフィズス菌にも長い間腸にすみつくものと、すぐに出るタイプがある。加齢でビフィズス菌は減る。他にも食べ物などの腸内環境の変化で悪玉菌と善玉菌の比率は変わってくる。
腸の中をよい状態にしたければ善玉菌を補給し続けたほうがよい。
オリゴ糖は、ビフィズス菌の大好物で、増やしてくれる。また虫歯菌はオリゴ糖を食べられない。人間も消化できないので大腸まで届く。
ゴボウや玉ねぎにもオリゴ糖が含まれている。
牛乳やヨーグルトに含まれる乳糖もビフィズス菌を増やす。
他にも善玉菌はほどよく免疫と戦い鍛えてくれる。
腸の悪玉菌を直接やっつけるなど、善玉菌がいると全体に長生きできる。


☆津波パワーの正体は?
解説は海の専門家、人魚姫のアリエル。めずらしくきれいなお姉さんが登場。
津波とは、津(港)だけがやられる変わった波という意味で、沖に出ていると津波が通ったことにさえ気が付かない。

ふつうの波の始まりは、水面に風がふきつけて、水面が盛り上がって始まる。
風に吹かれ続けると、だんだん大きく、間隔も長くなっていって、風がやんでも一定のうねりとなって水面をずっと伝わっていく。
でも水そのものは移動していない。ヒモをパタパタするようなもので、水自体はその場で円を描くように動いて、エネルギーだけを伝えている。
そうじゃないと海の水はみんな陸にあがってきてしまう。
波が海岸に近づくとそこが浅くなり、波のスピードが落ちて、波長が短く、波高は高くなり、最後は岸に打ち上げる。

津波は基本的に同じ原理だが、「波長」が長い。
普通の波は数mから数十mだが、津波は100㎞を超える。
でも波高はせいぜい1mなので沖にいると気が付かない。
津波ができるのは地震による海底の断層。
深さ4000mの海(世界の海の深さの平均)では、津波のスピードは時速700㎞以上、ジェット機並み。
海岸に近づくとスピードは落ちるが波高が高くなり、深さが10mでは波高は4mになる。
普通の波はこれくらいのものもあるが、津波は水の量が違う。後ろに何㎞も水が続いている。
地形などの条件によっては津波は甚大な被害をもたらすことになる。
たった1mの波高でやってきた波が、ときには30mを超す巨大津波になることも。
押し寄せる津波も怖いが、引いていく時も強いので注意が必要だ。

地震以外にも、海底火山の噴火や沿岸の海底の巨大土砂崩れ、台風などの低気圧が海面を吸い上げるなどの原因で津波が起こることがある。
特に日本は、津波のエネルギーが閉じ込められて逃げにくい日本海。
波が立ち上がりやすいリアス式海岸。
太平洋の反対側の津波がハワイでレンズのように集められて日本にやってくるなどの条件が重なって、注意が必要だ。
遠くの地震で発生した津波が押し寄せることもある。
津波注意報がでたら海岸から離れるのが一番の対策だ。


☆銀はキンよりも強し!!
解説は、悪魔を滅ぼす銀の女神シルビア。おお、二回連続できれいなお姉さんだ!
キャラのみなさんは「これは、科学まんがです」って突っ込んでいたけど。

ワサビやからし、ニンニクなどの食べ物に菌を殺す成分があることは昔からわかっていた。
オキシフルに含まれる酸素、空気中にある酸素やその仲間のオゾンにも菌を殺す力がある。
水銀も防腐剤として有効で(人間には有害)2000年前のミイラがくさらなかったのはコレのおかげだという。
銅にも殺菌作用があって、戦争中に銅でコーティングした弾で撃たれた兵士のほうが生き残る確率が高かったという。

金・銀・銅は、伸びやすく、電気を通しやすく、熱を伝えやすい。そして菌を殺す力ももっている。
銅はさびるとよわい毒性をだすし、金は玉水にしかとけなくて加工しにくい。
そこで銀が抗菌剤に選ばれた。
抗菌剤の正体はゼオライトという四角い箱のような物質の中に、銀の原子が入り込んだもの。
銀は普通はいくつか合体しているが、ゼオライトの中にいるとばらばらになっていて、菌がやってくるとそのイオウと結びつく。
菌は食べたものをイオウと合体させて体の材料にするので、銀がくっついていると増えられなって死んでしまう。
これは銅も金も水銀も同じ。
人間は菌と違って体をつくるのにイオウを使っていないので害はない。

でも、菌は地球上のどこにでもいっぱいいるので、周りまでは殺菌してくれない。
普段の手洗いなどの衛星がやはり大事。


☆オシッコはどうして出るの?
解説は、オシッコの専門家。押子ジンゾー。腎臓が頭になっていて、両方の腎臓に目がついている変な怪人。
せっかくきれいなお姉さん路線になったと思ったのに・・・

オシッコとウンコの違いは、ウンコは体の外を通るもの。オシッコは体のなかのものという大きな違いがある。
人間の体のなかからでたばかりのオシッコには、病気をしていない限りは、はばい菌はいない。
体の内側には免疫があってばい菌ははいれないためである。

人間の体には、いくつかの場所で外とやりとりをしている。
杯、腸、肛門、腎臓、ぼうこうなどである。
腎臓は根フロント呼ばれるものが約100万個あつまってできている臓器で、ここでは血液から不要なものや水分をこしだしている。
左右あわせて200万個の根フロンから大人で一日200リットルほどの不要物をこしだしている。
ただし、尿細管で必要な水分と栄養分を吸収して残りをオシッコにするので、量は1日1リットルくらいになる。
水をたくさん飲んだ時や暑いとき、体のなかの水分を調整しているのは尿細管での吸収である。
宇宙では血液が頭に上るので、脳が水分が多いと判断してオシッコが増えることがあるという。

人間の体の70%は水でできていて、水に浮かんでいるようなもの。
人間は水に溶けるものしか吸収できない。
大切な水の量を調節し、ゴミをとりのぞいているのが腎臓なので、壊れるとたちまち体の中の水はにごりはじめ、放っておくと死んでしまう。オシッコがでなくなるのは本当の非常事態。その前にオシッコを観察して体のなかの様子を観察できる。


☆折れ曲がった翼は、何のため!?
解説は飛行機の専門家、ジャンボ・ジェット・尾崎。もろにジャンボジェット・・・

飛行機は翼があるから飛べる。
タコと同じように揚力を機体でうけると、空気抵抗もあって前にすすめない。
空気抵抗は表面にそってねばりつく性質がある。
翼が少し角度があることで、翼の前の縁をまわりこむ空気は流れは大きく加速させる。
空気の流れが速いと圧力がサガうので翼は圧力の低いうえに引き寄せられる。
こうして飛行機は上向きの力をえていたのだ。

上下の空気の流れ速度の差があることから、翼の芯がなくなる端っこでは、圧力の高い下側から圧力の低い上側にくうきが巻き込んで渦がはっせいする。
両側の翼から発生する渦は翼を後方に引っ張り飛行の邪魔をする(誘導抵抗)
大きな飛行機ほど渦もつよくなるので、小型機はまきこまれると墜落することもある。
この邪魔な渦を発生させないようにするのが、翼の先端の折り曲げ=ウィングレッドである。

渦は細かく巻くものほど吸い込む力が強いので、ウィングレッドでうずを大きくゆるやかに散らして、吸い込む力をごく小さくしてしまうわけ。しかもウィングレットも浮き上がる力を稼いでくれるので一石二鳥。
ウィングレットのお蔭で燃料が3%節約できたので、東京ーワシントンのノンストップ便が実現した。
ただし近距離では違いがでにくいのでつけていないものもある。

翼の角度をあげると揚力(浮き上がる力)はつよくなるが、空気抵抗は増え、最後には空気が貼りつこうとする力を超えてしまう。
この状態を失速といって、飛ぶことができなくなる。
つまり、条件さえなければ翼がなくても飛行機は飛ぶんだね。


☆銀行ロボット!?ATMのひみつ
よしおくんが銀行のATMの前で悩んでいると、みんなが「銀行強盗?」と突っ込む「つかみ」から始まる。
すると、CD呼ばわりされたATMが怒り出し、自分は預金の引き出しだけでなく、お金の預け入れや通帳記入もできるATMだと騒ぎ出す。解説は彼がしてくれる。

ATMは銀行の窓口でやっていることを代わりにやってくれる銀行ロボット。
画面にさわると表示が出るしくみは、画面のワクの細い隙間にとりつけられたセンサー。
または画面の上に透明でやわらかい2枚のフィルムを置いたタイプでフィルムの内側に電気を通す物質が網の目のように張り付けてあり、押すことで電気が流れる仕組みのものもある。
フィルムだと汚れたり傷ついたりするので、光センサーが主流になりつつある。
これも最初はただの金庫に暗証番号がついたみたいだったのが、ボタンになり、テレビ画面になりと進化してきた。
昔は一定の金額しかおろせなかったのが、好きな金額をおろせて、記帳ができと、どんどん人間の要望にあわせて現在の形になった。
かなりのことができるようになったが、まだ人間の窓口にはかなわない。
特に中にお金がなくなると機能しなくなるので、今では裏方ロボットがお金をいれてまわっているところもあるそうだ。


☆はずみ車がバッテリー!?
解説は、「一次」「二次」の電池兄弟じゃなくて、はずみ車(フライホイール)。
はずみ車は、おもちゃなどに使われているメカで、おもりの円盤が一度回り始めるとなかなか止まらないことを利用した力を蓄える装置。
止まっているものは動きにくく、動いているものは止めにくいという慣性の法則を利用している。

電気自動車でははずみ車に電気を蓄えて、モーターで走る。
モーターと発電機は鏡の関係。発電機を回すと電気をうみ、モーターは電気を加えることで力(回転)を生み出す。
電気自動車のはずみ車の中には磁石が、ふたにはコイルがとりつけられていて、モーターと発電機の両方をかねている。
コイルに電気を流すと内部のはずみ車が周りだし、今度は回転を利用して電気を起こす。
はずみ車は電気を「回転」で蓄え、回転を再び電気に戻すフライホイール・バッテリーなのである。
わざわざ回転を電気に変えるのは、はずみ車をどこにも触らない構造につくって力を無駄にしないため、そのためはずみ車を小さくできる。
電気に変えるなら、はずみ車の回転数がおおければそれでいいし、1個は小さくてもたくさん積んでコードでつなげば大きいのを積んだのと同じことになる。
はずみ車が接触しないので寿命も長い。普通のバッテリーは数百回の充電でダメになるが、フライホイール・バッテリーなら10万回は充電できる。
同じ重さで貯められるエネルギーはバッテリーの3倍以上、これは5倍くらいまで強化できそう。
ただ、ガソリンに比べると思いが、車体全体ならいい勝負になる。
時速100㎞に加速するのに約7秒。1回の充電で500㎞以上走れる。普通のガソリン車に迫る性能である。
そして排気ガスはでない。
ただ、高速で回転させると遠心力で壊れるので昔は実用化が難しかった。
現在は強く軽い炭素繊維製のはずみ車などをつかっている。
この仕組みは揚水発電所と似ている。


☆一次電池と二次電池!?
解説は、前回ちらっとでてきた電池一次郎と二次郎の兄弟。
電気とは、原子の間で電子が動くこと。電線の材料はたいてい銅なのだが、銅は電子が29個で一番外側をまわっているの電子は1個だけでバランスが悪い、だから電気を通しやすい。銅の電子はその場から動かないが、飛び込んできた電子をとなりの銅に渡すという繰り返しで電気を通している。
電池はマイナスから電子をだして、プラスからいれている仕組み。
もっとも簡単な電池はミカンに亜鉛板と銅板を刺すとつくれる。
亜鉛がマイナス極、銅がプラス極、ミカンの汁が電解液になるのだ。
電解液は水になにか溶けて電気を通せるようになった液体のこと。
電解液に亜鉛板をいれると亜鉛がバラバラになって電解液に溶ける。このときマイナスの電子を残していく。一方でプラス極の銅板では亜鉛の置いていった電子がやってきて電解液の中の水素を結びついて安定な水素ガスになる。だから亜鉛が溶け終わるまで電気は流れる。
実際の電池では、材料は違うが同じ原理で動く。ちなみにアルカリとマンガンの違いは電解液が違うこと。
また、亜鉛に電気を通しても、亜鉛はもとに戻らないので、アルカリ電池やマンガン電池は充電したら危険。
二次電池は電気を流すと元にもどる材料をつかっている。
ニッッケル・カドミウムが代表だが、これだと、電気を出しながらお互い違う物質に変化して、電気を通すと元に戻る。
材料によって、ニッケル・水素電池(ビデオカメラのバッテリ)、鉛(車のバッテリ)、リチウムイオン(ノートパソコンや携帯電話)があり、使い分けられている。
ただし二次電池は、買ってきてすぐ使えないし、電気のないところでは充電できない。

☆どちらが長生き!? ゾウとネズミ
解説はタマ(あやめちゃんの飼っていたネコが化けてでたらしい)科学まんがなのにってつっこまれていたけど。

哺乳類では、呼吸は5億回、心臓の鼓動は20億回で寿命がくるという説がある。
小さな生物はセカセカ動き、おおきな動物はゆっくり動く。生きているペースがちがうだけで、一生にやれることは変わらない。
小さな生物がセカセカ動くのは熱が逃げるのが早いから。大きな生物のほうが表面積だけは大きいが、体積は表面積より10倍増えているので熱が奪われにくい(コップのお湯はお風呂のお湯より冷めにくい)
体の大きな生物ほど、体重に比べて食べる量は少ないが、モグラなどは一日で自分の体重分食べる。
大きな生物はスタートダッシュでは小さな生物にかなわないし、寿命が長いので環境が激変すると適応できないことがある。
どんな生物も自分の時間を精一杯生きている。寿命が短いからかわいそうとは言えない。


☆夢はなぜ見る?
解説は狂いドレスの夢の女王。多分頭についているのは眠り草?

実験では11日間起きていたという記録がある。(ただし、3日目くらいから幻覚や幻聴はしたらしい)
人間は寝なくても体は大丈夫らしい、ただし脳は違う。
実験中に起きているはずなのに、寝ているときの脳波が観察された。本人が起きているつもりでも脳は勝手に眠ってしまうらしい。
どうして眠らないといけないかは、はっきりしていないが、夜間はエサを探せないので無駄なエネルギーを使わなくなったのではという仮説がある。
あと、脳の大脳新皮質は急に進化したので休みが必要だからとう説もある。
眠りには体まで眠っているノンレム睡眠と、目がさめる直前で体もほとんどおきているのと変わらないレム睡眠がある。
夢は浅いノンレム睡眠と、レム睡眠のとき見る。このとき新しい外側の脳は眠っているが、古い内側の脳はおきている。
普段は外側の脳が記憶や考えを統制しているが、夢をみるときは古い脳が勝手にはたらくので昔の記憶からいろんなものが引っ張り出されて夢になる。古い脳はすべてを記憶しているので、夢で思い出そうとしても思い出せないことを思い出したり、発明や発見のきっかけを持つ人は多い。」
という解説をあやめちゃんの夢オチでやっていた。


☆より速く、より多く
解説は、でてくる船たちがやっていました。

船は何万トンもの荷物を運べるけど、速度はだいたい時速40~50㎞。
飛行機は速いけど、詰めるのはせいぜい250トン。
船は水に浮いているからたくさん荷物が載せられるけど、いざ動くとなると水の抵抗が邪魔をする。
水中翼船は、飛行機と同じで翼で船体を持ち上げる。水に浮くというより、水の中を飛ぶかんじ。
水の抵抗を受ける部分が少ないので時速80㎞はだせる。
ホバークラフトは船体が水にはいらないので、もっと速い。
でもそうなると重い荷物は積めない。

TSL(テクノスーパーライナー)飛翔と疾風は、スピードと荷物を両立するために考えられた。
疾風は水中翼船だが、水中に翼だけでなく第2の船体をもっているので浮力がえられ、荷物も積める。時速は90㎞まで出せる。
飛翔は双胴船。二つの船体をつなげた船で間の空いているところに空気を送って船体を持ち上げるのだが、ホバークラフトと違って水に沈む部分があるのでその分荷物がつめて、水の抵抗もおさえられる。こちらも時速90㎞はでる。

地面(水面)効果機 エクラノプランは地面すれすれを飛ぶことで大きな揚力が得られるマシン。
時速500㎞はでるけど、船並の荷物は載せられない。でも飛行機よりは積めるんだって。


☆とけた食塩はどこに消えた?
これ、記念すべき第1回目の作品なのだそうです。

水は小さく分けていくと、それ以上分けられない水分子になる。
コップ一杯の中に水分子は6兆の1兆倍も入っている。
食塩は規則正しい結晶になっているが、もっと拡大すると水分子と同じくらいの大きさの2種類の電気をもったつぶでできている。
この粒が1種類はプラス、1種類はマイナスになっていて、引き合いながら規則正しくならびあっている。
水分子も普段は食塩のように電気をもってひきあったり反発したりしている。
温度が下がるときちんと並んで氷になり、熱を加えると動きが速くなりばらばらに飛び出すのが水蒸気。
水分子がコップの中を動き回っている速度は時速720㎞。
これが食塩の結晶にぶつかると、食塩はばらばらになり、水分子がそれにくっついてコップ全体にちらばり、見えなくなる。
食塩を大量にいれると、くっつく水分子が足りなくなって食塩が残る。
食塩水を熱すると、水は水蒸気になって食塩の粒をのこしたまま飛んで行ってしまい、食塩が残る。
そして元通り粒がくっついて目に見える大きさになる。
地球上の海水中にとけている塩を全部取り出すと、地球を約35㎝の暑さでとりまくといわれているそうだ。


まんがサイエンス〈6〉夢はなぜ見る?ほか

まんがサイエンス〈6〉夢はなぜ見る?ほか

  • 作者: あさり よしとお
  • 出版社/メーカー: 学習研究社
  • 発売日: 2004/02
  • メディア: 単行本



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