• 携帯電話を発明したのは誰ですか?

    最初の携帯電話はこの怪物よりも大きかった。 © iStockphoto/Thinkstock

    携帯電話が珍しかった時代のことを覚えていますか?今日では、それらのない世界を想像するのは困難です。あなた自身が携帯電話を持っていなくても、おそらく毎日何十人もの人が携帯電話で話しているのを見たことがあるでしょう。私たちのデバイスの導入率は驚くべきものです。しかし、誰がそれらを発明したのでしょうか?

    その質問に対する答えを得るには、1世紀以上を振り返る必要があります。アレクサンダー グラハム ベルは 1876 年に電話を発明しました。そして 1900 年の 12 月 23 日、ワシントン D.C. 郊外で、レジナルド フェッセンデンという発明家が最初の無線電話をかけるという驚くべき偉業を達成しました。彼は、ある電波塔から別の電波塔に信号を送信し、電波を介して人間の音声を送信した最初の人物です。

    フェッセンデンの業績はラジオ放送への道を切り開きましたが、同時に携帯電話やネットワークの基盤も提供しました。 1947 年、ウィリアム レイ ヤングというエンジニアは、六角形のパターンに配置された電波塔が電話網をサポートできると提案しました。ヤングは、当時 AT&T の一部だったベル研究所のチームを率いていた DH リングという名前の別のエンジニアの下で働いていました。

    ヤングの設計により、低電力送信機がネットワーク上で通話を伝送できるようになりました。また、発信者が 1 つのタワーのブロードキャスト半径から別のタワーに移動するときのハンドオフも考慮されています。しかし、理論は確かでしたが、それを実現するための技術が不足していました。次の開発には10年以上かかるだろう。

    世界が携帯電話技術のさらなる発展を待っている間、AT&T のような企業は一部の顧客に無線電話を使用する機会を提供しました。これらのデバイスは今日の携帯電話に比べて原始的で、トランシーバーに似ていました。システム上で一度に実行できる呼び出しはわずか数件 (場合によっては 3 件程度) のみです。発信者は通話を完了する前に、別の会話が終了するまで待たなければならない場合がありました。これは、プライベートな会話が事実上不可能であることも意味していました。携帯電話は高価で、重量が 80 ポンド (36.3 キログラム) に達するものもあり、ポケットに入れて持ち運べる種類のデバイスではありませんでした。

    1960 年代までに、ベル研究所のエンジニア、リチャード H. フレンキールとジョエル S. エンゲルは、ヤングのセルラー ネットワーク設計をサポートできるテクノロジーを開発しました。しかし、AT&T が携帯電話ネットワークを開発するために連邦通信委員会 (FCC) に許可を求めていたとき、1973 年に競合他社が大胆かつ生意気な行動をとりました。

    その競争相手はマーティン・クーパーで、彼は当時AT&Tの競合企業の1つであるモトローラの幹部でした。クーパーは、最初の実用的な携帯電話を設計したチームを率いました。それは Motorola DynaTAC と呼ばれ、まだ小さなデバイスではありませんでした。長さは 9 インチ (22.9 センチメートル)、重さは 2.5 ポンド (1.1 キログラム) でした。クーパーは、ベル研究所のプロのライバル、ジョエル・エンゲルに初めて携帯電話をかけることにした。そうです、最初の携帯電話は、一部の人がいたずら電話と呼ぶかもしれないものに関与していたのです。

    携帯電話を実用的な商品にするためには、携帯電話ネットワークを構築し、製造コストを削減するにはさらに何年もかかるだろう。しかし、1 世紀以上にわたる研究開発を経て、多大な投資が報われました。

  • 浮き橋の仕組み

    これは、ワシントン州のエバーグリーン ポイントにあるアルバート D. ロゼッリーニ橋です。これは世界最長の浮橋であり、さらに大きくて丈夫な橋に架け替えられる予定です。 橋の写真を もっと見る 。 画像提供:レイク・ワシントン・コンストラクション・マネジメント

    おそらくいつか、高速道路モードからヘリコプター、ボートへとトランスフォーマースタイルに変換できる車が私たち全員に登場するでしょう。しかし、ジェットソンのような素晴らしさが本格化するまで、私たちはほとんどアスファルトとコンクリートだけを移動することになります。ただし、浮橋の場合のように、高速道路自体が非常に優れた技術的トリックを実行している場合もあります。

    浮橋(浮橋とも呼ばれます) には、セーリングマストや船外機は一切装備されていません。したがって、彼らと一緒に海の波を乗り切ることはできませんが、実際に車に乗って乗りこなすことはできます。

    しかし、浮遊橋が果たすより実用的な目的よりも、軽薄な楽しみが後回しにされます。これらの濡れた素晴らしい高速道路がなければ、世界の多くの大都市圏はおそらく橋をまったく設置せずに済まなければならなくなり、交通の流れ、人口、経済全体に大きな影響を与えることになるでしょう。

    しかし、数の観点から見ると、常設浮橋は依然として非常に珍しいタイプの構造物です。そのうちの 20 個ほどしか世界中に存在せず、そのうち 4 個はワシントン州で見つかっています [出典: Washington DOT]。同州は人口が多く、経済力があり、水が多い大都市圏のため、他のどこよりも多くの浮き橋を必要としています。

    浮橋のデザインは場所や目的によって大きく異なります。コンクリートと鋼鉄で作られた巨大な構造物もあり、絶え間なく続く通勤や商業交通によって生じるほぼ想像を絶する重量を支えることができます。

    他のものは、はるかに軽い荷物に最適なシンプルな木ベースの配置です。たとえば、バーモント州ブルックフィールドにある有名な橋を考えてみましょう。この 98 メートル (330 フィート) の木製の橋は現在、歩行者の通行のみをサポートしています。しかし、この橋が有名だったのは、車が通過するときに車輪がよく濡れることがあったためです。

    仮設の舟橋は恒久的な舟橋よりもはるかに一般的です。これらの橋は緊急時に使用される可能性があり、兵士が川や湖の上で人や装備を移動する必要がある場合によく役立ちます。これらの寿命の短い橋は、木材や金属、さらには膨張可能なチューブで作られている場合もあります。

    材質が何であれ、浮き橋にはすべて共通点があります。それは、実際に浮くということです。次のページに進むと、これらの特別な構造には、あらゆる種類のエンジニアリング領域の橋渡しとなる、長くて魅力的な歴史があることがわかります。

    歴史への船のような橋

    歴史への船のような橋

    きっと古代の人々は、川の向こうの届かない岸辺に憧れ、そこに架かる橋を望んだに違いありません。願いだけでは橋を架けることはできませんが、戦争なら架けられる可能性があります。

    初期の浮き橋のほとんどは戦争目的で建設されました。中国人、 ローマ人、ギリシャ人、モンゴル人、その他の民族は皆、通常渡河するには深すぎる川を渡って兵士や装備を移動させるために舟橋のバージョンを使用していました。

    最も原始的な浮き橋は、歩行者、馬、車輪付き荷車をサポートするために板を横に並べて並べた木製のボートでした。これらの橋はそれぞれの海岸で、流れや風によって流されないように、多くの場合ロープで固定されていました。

    最も歴史ある古代浮橋の 1 つは、ペルシャ王クセルクセスの命令で造られました。クセルクセスは紀元前 481 年にギリシャ征服に着手しましたが、まず彼の大軍は幅約 4,409 フィート (1.3 km) のヘレスポント海峡を渡らなければなりませんでした。

    クセルクセスは部下に浮き橋を建設するよう命じましたが、その後激しい嵐が彼らの工事を破壊しました。海に対する怒りを示すために、クセルクセスは部下に象徴的に水を300回鞭打ちするよう指示し、足枷も海に投げ込まれた。彼は失敗した橋の技術者たちを斬首するという罰を与えた。

    2 番目の橋が建設され、その表面を浮かせるために 400 隻近くの船が使用されました。ボートはすべて重い亜麻とパピルスのロープで結ばれ、所定の位置に保持するために重いアンカーの重みがあり、海峡を航行する小型船舶が橋を通過できるように開口部が残されていました。

    橋の表面には丸太が使用され、その上にブラシと土が乗せられました。そして、馬(そしておそらくは人間)が水のかかる可能性のある端の近くを歩いて怖がらないように、両側に柵がありました。この部隊は生き残り、数十万の兵士が海峡を越えることができた。最終的に、この軍はアテネを攻撃し、占領しました。

    それ以来、南北戦争や両世界大戦など、多くの戦争で浮き橋が使用されてきました。敵と交戦する(または敵から逃げる)ために水域を横切らなければならないキャンペーンでは、引き続き重要です。

    現代の舟橋は非常に持ち運びが容易で、多くの場合セミトラックのトレーラーに乗せることができます。通常、それらは、大型車両と人を支える金属構造物で覆われた膨張可能な下部を組み合わせています。

    すべての舟橋が戦争のために建設されているわけではありません。読み続ければ、より平和的な目的のために、より永続的なものがどのように構築されるかがわかります。

    浮橋の設計と建設

    浮橋の設計と建設

    浮き橋が一般的でないのは、その状況や環境基準が特殊であるためです。これらの橋は主に、非常に広くて深い水域があり、湖や海の底の非常に柔らかい土壌があり、従来の橋脚(橋の表面が載っている構造物)を使用できない要因がある人口密集地域を接続するために必要です。 )。

    水深が 100 フィート (30 メートル) を超え、幅が 0.5 マイル (900 メートル) であるシナリオでは、従来の橋と比較して費用対効果が高くなります。風や波が非常に強い地域では、通常、浮き橋を設置することは不可能です。

    現代の浮き橋は一般に、、コンクリート、木材、またはこれらのコンポーネントの融合で作られています。一部の浮き橋の周囲には海水が存在するため、塩水による腐食に強く、交通、風、波による振動を適切に減衰させるコンクリートが特に便利です。

    エンジニアは、水や風による縦方向の力だけでなく、交通による重量も考慮して計画を立てる必要があります。そこで浮力が登場します。ポンツーンは単に中空で水密な船です。ポンツーンの数が多い (またはサイズが大きい) 場合、ポンツーンがコンクリートなどの重い材料でできている場合でも、ポンツーンは非常に浮力があり、押しのける水の量と同等の重量を支えることができます。

    舟橋には、連続舟橋独立舟橋の 2 つの基本的なカテゴリがあります。名前が示すように、連続したポンツーンが橋の全長に伸びています。場合によっては、ポンツーンの上部に交通を支えるデッキが重なることもあります。独立した舟橋では、橋の長さに沿って間隔をあけて配置された複数の舟橋が使用されます。

    橋を浮かせるのは簡単です。次のページでは、橋の設計と、水ではなく陸地が浮橋計画にどのような課題をもたらすかについて詳しく説明します。

    重要な接続を確立する

    重要な接続を確立する

    地理的エリアごとに異なるため、エンジニアはそれぞれの場所に最適な橋のスタイルを選択します。浮橋を採用する場合は、通常、ポンツーンを建設現場近くの海岸に建設し、はしけで所定の位置に曳航して固定します。次に、橋の支持要素とデッキが上部に追加されます。

    多くの場合、技術者はバージや軍艦などの水上交通も考慮しなければなりません。このような状況に備えて、橋にはボートが通過できる高架セクション (高層セクションと呼ばれる) が設けられる場合があります。または、上げることができる跳ね橋がある可能性もありますが、この構成では橋の交通を停止する必要があります。

    エンジニアは浮橋を静止して安定させるためにさまざまな技術を使用します。ほとんどはアンカーと係留索を組み合わせて使用​​します。アンカーの重さは何トンにもなり、係留索とともに橋は応力下でも壊れることなく曲がります。

    それらは簡単な部分です。使いやすく耐久性のある浮き橋を作る場合、最も頭を悩ませるのは海岸線です。それは、海岸が水面近くにあることはほとんどなく、多くの場合、海岸はギザギザではるかに高い標高にあるためです。

    つまり、エンジニアは急勾配すぎず、車両が橋の表面まで安全に降下できるアプローチを設計する必要があります。多くの場合、緩やかな上り坂を作成するために、土や岩を加えてゆっくりと海岸線を築き上げます。あるいは、水面下の土壌に支持体を打ち込んで、浮遊部分に向かって下向きに傾斜したデッキを支えます。さらに他の橋では、トンネルを使用して航行中の水域にアプローチします。

    エンジニアが知識ベースを磨くにつれて、彼らの偉業はますます印象的になってきました。シアトルほど荘厳な浮橋がある場所はありません。次のページでは、この付近で最大の舟橋について詳しく説明します。

    世界最大の浮橋

    世界最大の浮橋

    シアトルにあるガバナー アルバート D. ロッセリーニ橋 – エバーグリーン ポイント橋 (単に SR 520 橋と呼ばれることも多い) は、地球上で最も長い浮橋です。この橋は長さ 7,497 フィート (2,285 メートル) または 1.4 マイル (メートル法) で、ワシントン湖にまたがっており、シアトルとワシントン州ベルビューの間を車両が行き来できます。

    3 年間の建設期間を経て、4 車線の有料橋は 1963 年に開通しました。これはワシントン湖の最初の浮橋ではありませんでした。それは実際には、1940 年に建設され、州間高速道路 90 号線の一部として完成したワシントン湖浮橋でした。しかし、SR 520 橋は、その前の橋よりもはるかに大きいです。

    4 車線、幅 60 フィートで、33 個のポンツーンで支えられています。これらの個々のポンツーンは巨大で、高さは約 2 階半、長さは 360 フィート (110 メートル) あり、これはガソリン タンカーのセミトラック 4 台を端から端まで並べたよりも長いものです。ポンツーンは、それぞれ約 77 トンの重さの 62 個のアンカーによって固定されています。

    これらの数字を見てピンとこない人は、SR 520 が大幅にアップグレードされることを考慮してください。新しいバージョンの橋には 6 車線と自転車道が設けられます。幅は115フィートで、77個のポンツーンがあり、それぞれの長さは360フィート、高さは75フィート、高さは28フィートになります。おそらく最も信じられないのは、各ポンツーンの重さは約 11,000 トンで、これはボーイング 747 ジェット機 23 機に相当します [出典: ワシントン DOT]。

    橋もアップグレード可能です。現在、中央の 2 つの車線はHOV (高占有車両)専用ですが、将来的には代わりにライトレール システムがここに設置される可能性があります (ただし、追加の重量を支えるためにさらに多くのポンツーンが必要になります)。

    なぜワシントン州がそのような巨大な建造物を建設するのか疑問に思うかもしれません。シアトル都市圏には、同様に多くの従業員を抱える大企業が集中しています。これらの人々は全員、効率的な交通手段を必要としており、ワシントン湖を直接横断するルートが最速です。しかし、そのルートは湾曲しているため吊り橋は不可能で、湖は従来の橋を通すには深すぎます。

    しかし、この橋は安くはありません。新しい交差点の予算は現在 46 億 5,000 万ドルです [出典: ワシントン DOT]。

    このような値段なので、この橋が長持ちすることを祈りましょう。しかし、マーフィーの法則は常に最終的に自己主張するように見えるので、何かが壊れるでしょう – 浮き橋も例外ではありません。読み続ければ、有名な橋とその不名誉な瞬間についてもっと知ることができます。

    これらの橋は燃えません (しかし沈みます)

    これらの橋は燃えません (しかし沈みます)

    自然災害は人間の創造物の多くを台無しにする可能性があり、浮き橋も例外ではありません。風、波、腐食はすべて、これらのほとんどがコンクリートと鋼製の橋にとって大敵です。そして、橋の建設にどれだけ計画を立てても、あるいは予想外の極端な状況を考慮して技術者が橋をどれだけ「過剰設計」しても、浮き橋は失敗する可能性があり、実際に失敗する可能性があります。

    エンジニアは浮橋を計画する際、風や波の動きの特性を予測することで、現地の状況を考慮します。また、船舶の衝突や非常に強力な嵐などの異常事態の可能性も考慮する必要があります。通常、設計者は 100 年に 1 度しか発生しないほどの強い嵐に耐えられるように橋を設計し、橋自体は温度、風、波の変化による多少の曲がりを許容するように意図的に建設されています。

    強い風と波を伴う強い嵐の場合、交通はしばしば中断されます。跳ね橋などの橋に航行用の開口部がある場合は、ストレスを軽減するために橋が開かれます。 1979 年 2 月の暴風雨の際にフッド運河橋の所有者がそうしたことを行いましたが、無駄でした。

    嵐の間に、橋の西側のポンツーンの上部へのドアが吹き飛ばされたり、事故で開いたままになったりしました。雨と高さ 10 ~ 15 フィートの波による水がゆっくりとポンツーンを満たし始め、波が橋に数時間打ちつけ、ついには橋が崩れ始め、最終的には破壊されました。

    そして 1990 年 11 月、改修作業員がワシントン湖の橋で作業中で、作業員が感謝祭の週末に向けて出発したとき、大きな嵐が近づいてきました。技術者の許可を得て、作業員はプロジェクトからの廃水を橋の巨大なコンクリート製ポンツーンのいくつかに保管していました。そのために、彼らはポンツーンの水密ドアを一時的に取り外しました。嵐が通過するにつれて海水と雨がポンツーンを満たし、テレビの生中継で災害の様子が映し出される中、橋はゆっくりと引き裂かれて沈下した。

    両方の橋は最終的に、最新の工学知識と建設技術を使用して交換されました。しかし、巨大な浮き橋は、多額の初期費用を正当化できるほど耐久性がないのではないかという懸念が依然として残っている。浮き橋は維持費が非常に高いことでも知られています。非常に多くの自然力にさらされるため、亀裂やその他の欠陥がないか常に監視する必要があり、修復には時間と設備が必要です。

    このような種類の問題があっても、エンジニアは浮き橋を提案し、建設することができます。読み続ければ、世界中の有名な橋についてもっと知ることができます。

    世界的なポンツーンの集まり

    ワシントン州は最も多く最大の浮橋の爆心地ですが、浮橋を見つけることができるのはワシントン州だけではありません。世界中の国が、自国の恒久的なポンツーンベースの建造物を維持しています。

    シアトル地域と同様に、ガイアナのジョージタウンでも、水(デメララ川)が都市の経済成長を困難にしていました。そこで 1978 年、ガイアナは地域社会を結び、さらなる商業拡大を可能にするためにデメララ港橋を建設しました。

    長さ 1.2 マイル (2 km) で、世界で 4 番目に長い舟橋です。 2 車線の道路に対応し、122 個の鋼製ポンツーンが組み込まれています。ワシントンの他の橋と同様に、この橋もメンテナンス不足による劣化、船舶の衝突、高潮による一部の沈下などの問題に悩まされてきました。

    ワシントンと同様、ノルウェーにも人口密集地の近くに水のシェアがあります。この事実により、長さ 4,088 フィート (1,246 メートル) の浮体部分を持つノルトホルランド橋の必要性が生まれました。橋の下にはさまざまなサイズの 10 個のポンツーンがあり、デッキがフィヨルドを渡り、より伝統的な斜張橋に接続するのに役立ちます。

    現在存在する橋のすべてがそれほど大きいわけでも、それほど新しいわけでもありません。たとえば、中国の東津橋は、960 年から 1279 年に成立した宋の時代から使用されています。この橋 (400 メートル) では、浮力を得るために今でも木造船 (約 100 隻) が使用されています。板デッキ。ボートは鎖で互いに固定されています。

    構造や築年数に関係なく、浮き橋は何世紀にもわたって人類の交通手段の一部として使われてきました。彼らは多くの風と波を克服しただけでなく、時の試練にも耐えてきました。そして、人々が深海を越えて道を見つける必要がある限り、彼らは今後も長く存在し続けるでしょう。

  • オイルシェールとは何ですか?

    2008年2月20日、原油価格が史上初めて1バレル当たり101ドルを突破した日、ニューヨーク商品取引所のトレーダーら。 マリオタマ/ゲッティイメージズ

    お金の借りがある人は、石から血は得られないと指摘することで、債権者に形勢を逆転させる方法を持っています。債務者刑務所の廃止のおかげで、これは依然として真実です。確かに、石から血は得られません。しかし、石油はどうでしょうか?

    多くの石油アナリストや研究者は、私たち人類は世界中で入手可能な従来の石油の量が減少する段階に達していると信じています。これをピークオイルといいます。石油は再生不可能な資源であるため、供給には限りがあります。私たちがまだピークオイルに達していることに誰もが同意しているわけではなく(1世紀以上先だと信じている人もいます)、石油が完全に枯渇する前に新しい石油技術が追いつくだろうと議論している研究者も数人います。

    車を動かすガソリンから命を救う医薬品に至るまで、私たちは石油製品を利用した技術に大きく依存するようになったので、より非在来型の原油源が調査されています。まだ商業的に開発されていない、より有望な石油埋蔵量の 1 つはオイル シェールです。これは本質的に、岩石の中に固体の形で閉じ込められた石油です。

    1億年前、広大な海が北アメリカ大陸を東と西に分断しました。海面が低下すると、この海は後退し、後には内海と緑豊かな草原が残りました。ここで生き、そして滅んだ第三紀の生物は化石化しました。何百万年も経つにつれて、これらの残骸は高温と重力の圧力を受けて石油に変換されました。しかし、世界の他の地域で液体石油が生成された状況は、それほど強力ではなく、長く続くものでもありませんでした。これらの条件によりオイルシェールが生成されました。オイルシェールは、液体に変換された最後の部分を除いて、開発のあらゆる段階を通過した液体原油のようなものだと考えてください。このプロセスを完了できるかどうかはエネルギー科学者にかかっています。

    ただし、これは簡単な偉業ではありません。次にオイルシェールの抽出プロセスについて調べてみましょう。

    オイルシェールの抽出

    オイルシェールの抽出

    液体原油を地中から抽出するプロセスは、オイルシェールの抽出に比べて比較的簡単です。石油が存在するチャンバー内に閉じ込められたガスからの圧力により、原油が表面に押し出されます。この圧力が軽減された後、石油掘削のより困難な第 2 段階と第 3 段階が始まります。場合によっては、圧縮オイルを緩めるために水をポンプで送り込むこともあります。オイルチャンバーを再加圧するためにガスが導入される場合があります。そして多くの場合、残りの石油は、将来のより高度な機器による掘削のために単に残されます。

    岩石から原油を得るのは、おそらく最も困難な抽出プロセスです。オイルシェールは、地下または地表採掘方法のいずれかを使用して採掘する必要があります。掘削後、オイルシェールはレトルト処理を受けなければなりません。これは、採掘された岩石が熱分解のプロセスにさらされるときです。これは、酸素が存在しない状態で物質に極度の熱を加え、化学変化を引き起こすことです。華氏 650 度から 700 度の間で、ケロゲン(内部に閉じ込められた化石燃料) が液化し、岩石から分離し始めます 。生じた油状物質をさらに精製すると合成原油が得られます。オイルシェールが採掘され、地上でレトルト処理されるプロセスは、 地上レトルト処理と呼ばれます。

    問題は、このプロセスでは、液体の油を地面からポンプで汲み上げるだけの従来の抽出プロセスに 2 つの余分なステップが追加されることです。採掘に加えて、ケロジェンを合成原油にレトルトおよび精製することもできます。オイルシェールには環境上の課題もあります。 1 バレルのオイルシェール液体を生成するには 2 バレルの水が必要です。

    石の事もあります。シェールから生産される石油 1 バレルごとに、約 1.2 ~ 1.5 トンの岩石が残ります 。この残った石はどうすればいいのでしょうか?ホームレスの居住を阻止するために高速道路の高架下の地面を覆うなど、浮石を必要とするプロジェクトは確かにある。しかし、オイルシェール生産が大規模に行われた場合、需要が供給を満たさなくなる可能性がある。

    ロイヤル ダッチ シェル オイル カンパニーは、オイル シェール精製に関するいくつかの問題に対する答えを見つけ出しました。同社はこれをIn Situ Conversion Process ( ICP ) と呼んでいます 。 ICP では、岩はその場に残ります。現場から発掘されることはありません。代わりに、オイルシェール埋蔵量に穴が開けられ、ヒーターが地中に下げられます。 2 年以上の時間をかけて、頁岩はゆっくりと加熱され、ケロジェンが染み出します。それは現場で収集され、地表に汲み上げられます。これにより、採掘の側面がなくなり、使用済みの岩石を輸送したり処分したりする必要がないため、コストがさらに削減されます。

    シェルの設計には凍結壁が含まれています。これは本質的に、冷却された液体が地中にポンプで送り込まれるオイルシェールサイトの周囲の障壁です。これにより、敷地内に流入する可能性のある地下水が凍結し、炭化水素などの有害な副産物が染み出すのを防ぎます。

    現在の障害のため、オイルシェールは大規模に商業的に生産されていません。簡単に言えば、現時点では従来の掘削よりも費用がかかり、環境に有害です。しかし、原油の供給が減少し、石油価格が上昇するにつれ、特にシェルの計画のもとでは、オイルシェールの魅力がますます高まっている。次に、新興オイルシェール生産が世界にもたらすポジティブな影響とネガティブな影響について読んでください。

    オイルシェールの地政学的な影響

    オイルシェールの地政学的な影響

    1970年代の大規模な石油危機に直面して、ジミー・カーター政権は連邦政府からオイルシェール研究に資金を提供した。しかし、原油価格が再び下落すると、非在来型供給への関心は薄れた。石油価格が歴史上かつてないほど高くなっており、2008 年には 1 バレルあたりの石油卸売価格が 150 ドルまで上昇すると予測されているため、オイルシェールは再び魅力的となっています 。

    これは特に米国に当てはまります。世界最大のオイルシェール埋蔵量はたまたま国の西部にあり、ワイオミング州、ユタ州、コロラド州の一部をカバーしています。この 17,000 平方マイルの堆積物は、グリーン リバー層と呼ばれています 。そして、オイルシェールから原油を大規模に生産できれば、米国は非在来型石油埋蔵量のリーダーとなる可能性がある。

    それは、グリーンリバー層で発見された埋蔵量では、推定1.5〜1.8兆バレルの原油を生産できるためです。実際には、この供給の長期化は、従来の埋蔵量よりも減少のペースが遅いことと、シェールからケロジェンを抽出できる速度が遅いためです。一部の推定では、米国のシェール埋蔵量からの石油のピーク生産量は最大で日量500万バレルとされている。これは米国の日量2,100万バレルの需要を満たすには十分ではなく、そのうち1,000万バレル弱が輸入されている。

    しかし、外国からの石油輸入を半分に削減すれば、米国の石油依存度を下げるのに大いに役立つだろう。 2008年1月、米国はベネズエラ、ナイジェリア、サウジアラビアを合わせて日量平均約380万バレルを輸入した。米国とサウジアラビアの関係は友好的である一方、ベネズエラと米国の関係には緊迫した政治的摩擦がはびこっている。そしてナイジェリアは政治的に不安定な国です。石油供給は反政府派の脅威に常にさらされている。これらの反政府勢力は、国家から奪った資源に対してほとんど補償をしない外国石油会社に憤慨している。商業用オイルシェール生産は、これら諸国によるエネルギー供給への脅威から米国を守る可能性がある。

    ベネズエラはまた、米国での商業オイルシェール生産の別の側面、つまり資金とその多さを実証している。米国のオイルシェール鉱床の大部分は、連邦政府が管理する土地の下に位置している。ベネズエラのような他の国には国有の石油複合企業があります。おそらく米国は将来、社会主義的なエネルギー政策に手を染めるだろう。この価格は確かに正しい。ベネズエラの国営石油会社は、2007 年の最初の 3 か月で 107 億ドルの収益を記録した。これは、2006 年の同四半期に比べてベネズエラの収益が 10% 減少したことを意味する。

    これらは、2007 年に米国政府が税金として徴収した 2 兆 5,000 億ドルと比較すると、大した額ではありません 。それでも、ほんの数十億が役に立ちます。

  • ジェームズ・ハーグリーヴスの『スピニング・ジェニーと産業革命』

    回転するジェニーの車輪は、人間が単独で生成できるよりも大きな力を生み出すのに役立ちました。

    産業革命中の新しい発明の中で、ジェームス・ハーグリーブスから、回転するジェニーというアイデアが生まれました。糸車は伝統的な紡績方法や家内工業からの大きな転換を示し、繊維生産の機械化と集中化を推進しました。

    スピニングジェニーとは何ですか?

    ジェニー紡績機は、18 世紀後半の産業革命中に発明された歴史ある紡績機です。一人のオペレーターが同時に複数の糸を紡ぐことを可能にし、糸を紡ぐプロセスに革命をもたらしました。

    「スピニング・ジェニー」という名前は、糸車の愛称である「ジェニー」という言葉と、当時一般的だった「ジェニー」という名前そのものを組み合わせたものであると考えられています。

    別の理論では、「ジェニー」という名前は「エンジン」の口語表現である可能性がありますが、名前が選ばれた正確な理由は不明のままです。

    くるくるジェニーを発明したのは誰ですか?そしてそれはどのように機能しましたか?

    ジェニー紡績機は、英国の大工ジェームス・ハーグリーブスによって 1765 年に発明されました。彼は 5 年後の 1770 年にそのデザインの特許を取得しました。ハーグリーブスは、多大な手作業が必要で時間のかかる伝統的な紡績方法の限界に対処するためにこの機械を開発しました。紡績ジェニーは紡績プロセスを機械化し、一度に複数の糸を生産できるようにしました。

    この機械は、通常、スピンドル ロールに取り付けられた 8 つのスピンドルのセットを保持するフレームで構成されていました。各スピンドルには、紡績に使用されるゆるく撚られた繊維の束であるロービングが装備されていました。

    オペレーターは手動で大きな車輪を回転させ、歯車と滑車のシステムを介してスピンドルの回転を駆動します。スピンドルが回転すると、ロービングが引っ張られ、撚られて糸になります。この革新により、従来の紡績方法よりも大幅に多くの糸の生産が可能になりました。

    産業革命における回転ジェニーの影響

    この発明が導入される前は、紡績は主に熟練した職人によって行われていました。紡績ジェニーにより紡績工程の機械化が可能となり、大規模な繊維工場の設立と生産の集中化が可能となりました。

    回転するジェニーは、回転するラバや のような他の最終的な開発でも重要な役割を果たしました。より多くの糸の生産を可能にすることで、ジェニー紡績は綿などの原材料の需要を刺激し、繊維産業の成長をさらに刺激しました(そして綿繰り機などの発明をより魅力的なものにしました)。

    ジェームス ハーグリーブスの紡績機の成功によって得られた基盤により、その後の繊維機械の進歩が可能となり、最終的には製造プロセス全体の機械化への道が開かれました。

    スピニングジェニーの衝撃

    繊維産業は手作業に頼っていた産業から、機械による駆動へと移行しました。紡績ジェニーの導入により、繊維労働者はより少ない労力でより多くの糸を生産できるようになり、生産量の増加と人件費の削減につながりました。これにより、繊維製品がより手頃な価格になり、より多くの人々が入手できるようになりました。

    しかし、回転ジェニーの普及にはマイナス面もありました。スピナーまたはウィーバーとして知られる伝統的な紡績業者は、新しいテクノロジーによって生計が脅かされていることに気づきました。機械の操作が簡単であるため、女性や小さな子供を含む、最小限の訓練しか受けていない未熟な労働者でも糸車を操作することができました。これにより、熟練した紡績工の需要が減少しました。

    紡ぐジェニーの遺産とさらなる発展

    そのインパクトにもかかわらず、オリジナルの回転ジェニーには限界がありました。それは単輪機械であり、オペレーターが手動で車輪を回転させる必要がありました。この制限は、紡績プロセスを駆動するために水を組み込んだ蒸気動力やアークライトの水フレームなど、その後の進歩で対処されました。

    ジェニー紡績は繊維製造の歴史に転換点をもたらしました。これにより、紡績ミュールや力織機など、より高度な紡績機の開発への道が開かれ、織物の生産がさらに自動化されました。

  • 山火事は巨大な火積乱雲を形成する可能性がある

    この写真は、2014 年 7 月 31 日に F-15C から撮影された、ビーバー コンプレックス火災の一部であるオレゴン ガルチ火災の上空で発達しつつある積乱雲の拡大図を示しています

    迫り来る雷雲ほど不気味なものはありません。これに山火事が加わると、濃い煙、くすぶる残り火、過熱した空気が立ち上る嵐が発生する可能性があります。

    火災による雷雨は自然に発生する気象システムであり、激しい山火事から立ち上る煙と熱の結果として発生することがあります。パイロ積乱雲 (pyroCb) と呼ばれるこのような極端な嵐はめったに発生しませんが、発生した場合は悲劇的な結果を招く可能性があります。

    ファイアーストームの成り立ち

    山火事は激しい熱を発し、大量の煙と熱風を強制的に上昇させます。この混合物が対流圏(地球の大気の最下層)の高みに移動すると、気圧が低下するにつれて冷却され、膨張します。空気中の水分はすぐに凝結し、火積雲と呼ばれる大きなふわふわした雲を形成します。

    地面近くの高温で乾燥した空気の層とその上にあるより冷たく湿った層など、大気の状態が適切である場合、大気は対流的に不安定になる可能性があります。空気の乱流が増大すると、衝突コース上の火積雲に水滴と氷の結晶が発生し、電荷が蓄積され、システムがそびえ立つ入道雲に変わります。

    急上昇するパイロCBは、たとえ雷雨であっても地上に雨を降らせることはめったにありませんが、対流圏から上昇し、地表から10マイル/キロメートル上空の成層圏にまで広がることもあります。

    2012 年にアズサ渓谷で火災が発生した際に、アンヘレス国有林上に巨大な積乱雲が形成されました。 JeremyaGreene/ウィキメディア・コモンズ/(CC BY-SA 4.0)

    夜のように暗い

    当然のことですが、pyroCbs は非常に危険な場合があります。 2009 年 2 月 7 日、オーストラリア史上最も壊滅的な火災の日は、少なくともその火元から 18 マイル (30 キロメートル) 離れた場所で発生し、雷が発生して 62 マイル (100 キロメートル) 離れた場所でさらに火災を引き起こしました。として知られるこれらの火災は、合わせて 1,737 平方マイル (4,500 平方キロメートル) を焼き、173 人の命を奪いました。

    2018年にカリフォルニア州レディング近郊で発生したカー火災の際に発生したパイロCbは、非常に強い風が吹いていたため、 が発生し、2003年にオーストラリアのキャンベラで発生したパイロCbは非常に極端で、黒ひょうの奔流を放出し、昼間の空を真っ赤に変えた。夜のように暗い。

    幸いなことに、これらの現象はまだ比較的まれですが、オーストラリアからの報告では、 気候変動により、将来的にはpyroCbsの形成にとってより好ましい条件が生じる可能性があることが示唆されています。

    米国海洋大気庁国立気象局で火災天気を予測している同氏は、毎年約25~50件のpyroCb現象が世界中で発生していると述べた。同氏は、嵐がいつ発生するかを正確に予測することは科学者にとって依然として課題であると述べた。

    「それらを予測するのは依然として非常に困難です」とナウスラー氏は語った。科学者は火災が起こる前に気象条件を確認することはできますが、山火事が下層大気にどのような影響を与え、気象条件を変化させるかを正確に説明することはできません。 pyroCbsを研究する取り組みは「まだ始まったばかりで、学ぶべきことはまだたくさんある」とナウスラー氏は語った。

    中解像度イメージング分光放射計 (MODIS) によって収集されたこの自然色の画像には、カナダ、アルバータ州のバッファロー湖北で 2014 年に発生した火災から噴出した輝積乱雲が示されています。 NASA

    煙を高く上げて

    pyroCbs の主な特徴は、成層圏への影響です。しかし科学者たちは最近まで、山火事によってすす、エアロゾル、有機化合物が大気中に噴出する可能性があるとは考えていなかった。

    ワシントンD.C.にある米国海軍研究所の気象学者マイク・フロム氏は、「火災嵐が火山のように機能し、成層圏に物質を注入できるという考えはまったく知られていなかった」と語った。フロム氏は1990年代後半から衛星機器を使用してpyroCbsを研究してきた。

    pyroCbs からの煙の粒子は、数日から数週間、極端な場合には数か月にわたって大気中に留まる可能性があります。サイエンス誌に掲載された最近の研究によると、2017年にカナダで発生した巨大なpyroCbからの煙は、成層圏上部に8か月間浮遊し続けた。その研究では、研究者らは煙柱の潜在的な気候と大気への影響を調査するための代用としてロフトされたpyroCb粒子を検討した。から 。

    PyroCb がすぐに核の冬を引き起こすわけではないが、フロム氏は、pyroCb プルームに関する未解決の疑問は、成層圏のオゾンに損傷を与える可能性があるかどうかであると語った。 「私たちは、これらのプルームが実際に気候に影響を与えるかどうかを理解し、定量化し、計算しようとまだ努力しているところです」とフロム氏はイオスに語った。

    この記事は元々、気候問題の報道を強化するための世界的なジャーナリズム コラボレーションである Covering Climate Now の一環として掲載され、ここに再掲載されています。

    今、それはクレイジーです

    大規模な火山噴火の後に火積雲が発生することもあります。 2018 年のキラウエアの前例のない噴火の際、ハワイ島のレイラニ エステーツの亀裂 8 上に火積乱雲が完全に形成されました。

  • 限界空間はなぜとても馴染み深いのに、とても不安に感じられるのでしょうか?

    限界空間は、魅力的であり、ノスタルジックであり、同時に不気味でもあります。
    重要なポイント
    • 限界空間とは、ここでもあそこでもない、過渡的または変容的な空間です。それらは、私たちがある領域から別の領域に通過する中間の場所または敷居です。
    • これらの空間は、夜間の空き駐​​車場、廊下、階段の吹き抜け、廃墟となったショッピングモールなど、滞在するものではなく通過するものであるため、不気味さや不快感を引き起こすことがよくあります。
    • リミナリティの概念は人類学、心理学、建築において重要であり、物理空間が人間の感情や行動にどのような影響を与えるかを強調しています。

    十分に長く生きている人なら誰でも、人生のほとんどは灰色の色合いで生きているという事実を賢明に理解しているでしょう。実際、白か黒かのどちらかの事実や状況には、はるかに多くの曖昧さや不確実性が見つかり、経験されます。おそらくこの真実が、境界空間が時間の経過とともに、特に近年、集団社会に神経を刺激してきた理由です。

    この用語に詳しくありませんか? 「リミナル」は、敷居を意味するラテン語の limenに由来します。

    物理的な意味での限界空間とは、「間の空間を占める」場所のことです、の建築ディレクターであるタラ・オーグル氏は言います。これには、屋内と屋外、公共と私的の間、あるいは単にこことあそこの間の領域など、境界ゾーンが含まれる可能性があると彼女は言います。 「それらは、建物規模のロビー、廊下、敷居など、ある場所から別の場所に移動するために作られた一時的な空間です」と彼女は電子メールで説明した。

    境界空間は、人生経験のどちらかの境界線にある、過渡期に人が経験する可能性のある感情的な「場所」を指すこともあります。このような限界空間は、離婚したいかどうか迷っている女性のように本質的に個人主義的なものである場合もあれば、新型コロナウイルス感染症のパンデミックのように完全に世界的なものである場合もあります。

    限界研究を教えるミズーリ大学の教授は、パン​​デミックを「非自発的な社会的境界性、不確実性と曖昧さに満ちた時間と空間、すべてのランドマークが失われ、未来が未定義である」と呼んでいる。このような状況や同様の状況では、「見当識障害が蔓延する」と彼は言います。それは多くの人にとってあまりにも馴染みのある感覚です。 「私が限界性について説明する人のほとんどは、『ああ、それが私が経験してきたことだ!言葉が足りなかっただけだ!』と言って終わります」とカーソンは言う。

    しかし、最近では境界空間の流動的な定義が拡大され、放棄されたショッピング モール、廊下、待合室などの空き地も含まれるようになりました。 「これらは時間的に境界的な空間であり、使用と不使用、過去と現在の間の空間を占め、あるアイデンティティから別のアイデンティティに移行します」とオーグル氏は説明する。この用語の定義はどちらも当てはまりますが、現在は後者が「特に顕著」であると彼女は言います。「私たちはこれまでの生き方と、新しい生き方、働き方、スペースの占有方法との間の敷居に立っている」からです。

    階段の吹き抜け、出入り口、廊下はほぼどこにでもあるため、実際の具体的な限界空間を見つけるのは難しくありません。それは、感情的な限界空間と同じように、物理的な限界空間も移行領域だからです。これらの物理的空間は通常、機能的であり、美的に美しいものではありません。しかし、それらは私たちの中に感情を呼び起こすかもしれません。

    日常生活における限界空間

    「人々は限界空間を見ると、不確実性、不安、さらには恐怖の感覚を感じるかもしれません。これは、限界空間はしばしば変化と関連付けられており、人によってはそれが不安になる可能性があるためです」と、 のリードインテリアデザイナーであるキーリー・スミス氏は電子メールで述べています。 「これらの空間にはアイデンティティや所有権を示す明確な目印がないため、見当識障害や場所の感覚の喪失を感じることもあります。」

    限界性の実際のパラメータに関してはまだ多くの調整の余地がありますが、大衆文化はそれを孤立主義者と見なしているようです。 581,000人以上のフォロワーがいる非常に人気のあるRedditのスレッドでは、メンバーが「人、生き物、実体…我々に関する限り、限界空間には人の不在が必要」な画像を投稿することを禁止している。 (このサブグループは、「限界的な」という言葉が「不気味な」という意味である必要はないとも指摘しています。)

    限界空間の流動的な定義には、放棄されたショッピング モール、学校の廊下、待合室などの空き地が含まれる場合があります。 リサンドラ・メロ/シャッターストック

    とはいえ、場所が空いているからといって、それが限界空間になるわけではありません。たとえば、ある人の家は、修理や掃除が必要なものなど周囲の状況に注意を払いながら常にその家を行き来するため、居住者にとっては境界的とはみなされません。しかし、空港のトイレや廊下などの共有スペースは危険です。人々が通常多くの時間を過ごす場所ではないため、これらのエリアに長居すると破壊的な気分になる可能性があります。通常はあまり考えられない「中間」領域に焦点を当てたこの点が、おそらく限界性の優位性をもたらしています。

    仮想化が進む世界では、限界空間がゲーム プラットフォームを通じてますます出現しています。カーソン氏は、ゲーム プラットフォームの奥の部屋では「水面下で道に迷ったり、方向性もなくさまよったり、特に理由も分からないまま脅威を感じたりする感覚が感じられる」と説明しています。ホテルや道路も目的地間の単なる中継点であるため、一種の境界空間とみなすこともできます。

    なぜ人は限界空間を求めるのでしょうか?

    限界空間の見方や処理の仕方は人によって異なりますが、一般にそのようなイメージは不安や不確実性の感情を引き起こします。それでは、限界空間の雰囲気全体が人々を束縛されていないと感じるのであれば、なぜ人々は群がってイメージや表現を求めるのでしょうか?

    「近年、建築における限界空間への関心が再び高まっています。これはパンデミックと生活全般の不確実性のせいでもありますが、そのせいで人々は過渡的な空間とそれが呼び起こす感情をより意識するようになりました」とスミス氏は言う。 「限界空間は、人々が自分の経験を振り返り、新しく有意義な方法で周囲と関わることができる可能性のある空間として話題になっています。」

    そうですね、少なくとも私たちは問題から逃げているわけではありませんよね?

    今それが重要です

    人生の転換期に指針を提供する の創設者、ジョン・デワール氏によると、感情的な限界空間(健康問題や失業など)はよくあるもので、軽度に不安を感じるものから人生を完全に変えるものまで多岐にわたります。ただし、これらの経験が精神的健康にマイナスである必要はありません。実際、デワール氏はクライアントにそれらを有利に活用するよう勧めています。 「たとえそれが不快なものであっても、ある程度の寛容さと好奇心を持ってそれに取り組めば、そこに変革のチャンスが訪れるのです」と彼は説明する。

  • イーロン・マスクの仕組み

    イーロン・マスク氏はインターネットビジネスで得た富を宇宙探査に投資している。 ヴィンス・ブッチ/ゲッティイメージズ

    イーロン・マスクの働き方について最も興味深いことの一つは、彼が実際に働いているという事実だ。なぜなら、実際にはそうする必要はないからだ。インターネットの世界での冒険により、彼はかなりの富を獲得しました。 30代前半までに、彼はすでに約2億ドルの資産を持っていました。しかし人々がなぜ引退しないのか、さらに言えば自分で島を買わなかったのかと尋ねると、彼はただ退屈するだけだと主張する。その代わりに、イーロン・マスクは、最もリスクが高く、最も費用がかかり、最も容赦のないビジネスの1つである宇宙ビジネスに参入することを決めました。

    他の多くの民間の宇宙進出の試みとは異なり、マスク氏のロケットは地球周回軌道以上に進入できるように作られており、これは単に軌道未満の高さに到達すること( SpaceShipOneが達成したこと)よりも大きな課題である。そして、マスク氏はいくつかの成功した事業を通じてビジネスに精通していることを証明してきたが(その一例として、彼はPayPalと関係がある)、彼の宇宙への野望は誰もを驚かせた。簡単に落胆することはなく、あるインタビューで、人々はあまりにも簡単にリスクを恐れてしまい、実際、人々はあまりにも多くの場合、それに伴うリスクを過大評価してしまうと、あるインタビューで説明した[出典: ]。

    マスク氏は期待の限界を押し広げ続け、その結果、Inc. Magazine 2007 年の最優秀起業家に選ばれました [出典: ]。

    1971 年に南アフリカで生まれたマスク氏は、幼い頃にコンピューターのバグに悩まされました。彼はわずか 12 歳でビデオ ゲームのコードを書き、それをコンピュータ雑誌に販売しました。 17 歳のとき、彼は単身カナダに移住し、最終的に米国のペンシルベニア大学に進学し、物理学とビジネスの学位を取得しました。その後、1995 年にスタンフォード大学の大学院プログラムに入学する準備が整いました。

    しかし、彼は授業が始まる前にスタンフォード大学のプログラムを中退することを選択した。インターネットが出現しつつあり、ビジネスチャンスはマスクにとって無視できないほど魅力的でした。次に彼は何をしたでしょうか?彼がどのようにして財産を増やしたのかは、次のページでご覧ください。

    私たちと彼ら: 民間企業が NASA に利益を与える

    個人資金による宇宙遠征を試みたのはマスク氏が初めてではない。 Scaled Composite 社の SpaceShipOne は、2004 年に準軌道空間への初の有人飛行を行いました。Space Adventures Inc. は数人の観光客を宇宙に送り出しており、XCOR Aerospace や Blue Origin などの企業は準軌道宇宙船の建造に取り組んでいます。 Bigelow Aerospace は宇宙ホテルの設計も行っています。

    イーロン・マスクのビジネスベンチャー

    イーロン・マスクのビジネスベンチャー

    イーロン・マスクはスタンフォード大学のプログラムを捨てた後、インターネットの世界に参入した。彼はその後 4 年間を自身が立ち上げた会社 Zip2 に捧げました。 Zip2 により、企業は地図やディレクトリのリストなどのコンテンツをインターネット上に投稿できるようになりました。投資契約により、マスク氏は会社の支配権の多くを手放した。しかし、コンパックが Zip2 を 3 億 700 万ドル (現金) で買収したとき、彼は盗賊のように態度をとりました。これは、それまでインターネット会社に支払われた最高額でした。マスク氏は28歳で2200万ドルを持ってZip2から去った[出典: ]。

    しかし、彼のインターネットエネルギーは決して衰えていませんでした。次に、オンライン金融サービスを提供するX.comという会社を設立しました。最終的に、X.com は、おそらく聞いたことのあるサービス、 PayPal を開発した別の会社 Confinity と合併しました。 PayPal は、顧客にインターネット上で簡単かつ安全な支払い取引を提供しました。 2002年にeBayがPayPalを15億ドルで買収したとき、マスク氏は再び優位に立った[出典: ]。

    eBayがPayPalを引き継いだ後、マスク氏はその挑戦に飽きてインターネットを後にした。その後、彼は他の 3 つのベンチャー企業、テスラ モーターズ、ソーラーシティ、そして最も野心的な企業であるスペース X に目を向けました。

    テスラ モーターズのベンチャーは、環境に優しいスポーツカー、テスラ ロードスターの開発を中心としており、電気自動車に対する人々の概念に挑戦しました。この車は一晩で充電され、ガソリンは使用せず、テスラによれば、ゼロから時速96キロまで4秒以内に加速するという。

    マスク氏のプロジェクトのもう 1 つである SolarCity も、資源の節約に重点を置いています。彼はいくつかの太陽光発電会社を統合して、カリフォルニアに本拠を置き、ソーラーパネル設置サービスを提供する会社、SolarCity を設立しました。マスク氏は、費用対効果の高い設置を提供することで、多くの人々の二酸化炭素排出量の削減を支援したいと考えています。

    彼は、商業宇宙会社である SpaceX の施設の屋根に太陽電池アレイを取り付けるために SolarCity を使用したこともあります。同氏は、SpaceXがコストを削減し、宇宙旅行の信頼性が10倍に高まることを期待している。次に、彼がこの目標をどのように達成する予定であるかについて話します。

    恩返し

    イーロン・マスク氏はまた、再生可能エネルギー、科学と工学、小児科学、有人宇宙探査の研究と教育活動に助成金を提供するマスク財団を設立した。

    イーロン・マスクとスペースX: インターネットの達人からロケットマンへ

    イーロン・マスクとスペースX: インターネットの達人からロケットマンへ

    イーロン・マスク氏はロケット科学の経験が比較的少ないまま、2002年にSpaceXを設立した。物理学の学士号と鋭いビジネスセンスを持っているだけにもかかわらず、彼は刺激的な自信を持っています。大胆な行動として、彼は他の既存のロケット製造会社からロケットを購入するのではなく、ロケットを一から製造するプロのエンジニアを雇った。そして、これらのロケットがペイロードと人間を地球周回軌道やその先まで運んでくれることを彼は望んでいる。

    彼の SpaceX ロケットについて詳しく説明する前に、ロケットに関する一般的な知識が必要です。 「ロケット エンジンのしくみ」 を読んだことがある方は、ロケットの起動と発進が、破裂した風船を推進するのと同じ原理を中心に展開していることをご存知でしょう。本質的に、ロケット (および気球) は、反対方向に動かすために、一方向に力を投げます。破裂した風船の中の空気は穴からすぐに抜け出し、風船を反対方向に推進させます。同様に、ロケットは燃料を燃焼させ、下向きのノズルから排気を送ることで上昇します。この種の推力は、ロケットが宇宙の真空だけでなく空気中も移動できることを意味します。宇宙を旅する乗り物は、地球の大気圏を突破するために非常に強力なロケットに依存しています。

    ロケットの概念は非常に単純ですが、安全で信頼性の高いロケットを製造するプロセスは少し複雑です。 NASA はロケット科学を完璧にするために数十億ドルと数十年を費やしてきましたが、それでも間違いは起こります。

    しかし、最初の人類が月面を歩いたときにはまだ生きていなかったイーロン・マスク氏は、宇宙探査が新たな大きなマイルストーンを達成するまでにどれだけの時間がかかるかに不満を抱いている。彼はまた、NASA が宇宙計画に費やしている金額にも同様に不満を抱いています。ビジネスの感覚では、アポロ月面着陸後の数十年間で宇宙探査のコストは減少したであろう、と考えられています。しかし実際はそうではなく、マスク氏は非効率が原因だと考えている。

    NASA は、わずかに優れたパフォーマンスを得るために法外な金額を費やしている、と彼は主張します。

    マスク氏は厳しい上司として知られているが、冷酷な傭兵ではない。彼はこれすべてを世界を救うためにやっていると主張しています。地球上の天然資源の枯渇を恐れるマスク氏は、火星の植民地化に向けて取り組むことが最も重要だと信じている。同氏は、彼の率いるスペースX組織がNASAよりもはるかに少ない資金で信頼性の高いロケットを宇宙に送り込めると信じている。マスク氏は、低コストの有人旅行という点で「宇宙のサウスウエスト航空」になることを目指していると述べた[出典: ]。

    ただし、火星に人を送り込む前に、ロケットを軌道に乗せる必要があります。次に、マスクのファルコンロケットを見てみましょう。

    現金は両手で持ってください

    イーロン・マスクは、宇宙で偉業を達成した民間団体に Google Lunar X PRIZE などの賞品を提供する団体である X PRIZE Foundation の理事を務めています。マスク氏は、ファルコンロケットの打ち上げに参加するために競合企業に割引価格を提供したことさえある [出典: ]

    ファルコン 1 ロケット

    ファルコン 1 ロケット

    SpaceX の最初の打ち上げロケットモデルは Falcon 1 と呼ばれ、 2 段式ロケットです。宇宙飛行ロケットは、高高度まで昇進するために複数の段を使用します。ロケットは、消耗品のエンジンが燃料をすべて使い果たし、宇宙船から落下すると段階を変えます。これにより、他のエンジンがロケットを動かし続けることになります。このプロセスが必要なのは、ロケットの打ち上げには大量の燃料が必要であり、使用済みの空の容器を手放すことで容器の余分な重量がなくなるからです。 NASAのスペースシャトルも飛行中に固体ロケットブースターを脱落させます。また、ファルコンの発射を 2 段階に抑えることで、分離中に発生する可能性のある損傷の可能性を最小限に抑えます。

    スペースXの最初の打ち上げの試みでは、ステージごとに1つのエンジン、マーリン・エンジンとケストレル・エンジンを使用するファルコン1が使用され、どちらもスペースXによって設計された。第 1 段に動力を供給するマーリン エンジンは、もともとアブレーティブ冷却方式を使用していました。つまり、エンジンには熱を吸収すると剥がれる保護コーティングが施されています。しかし、この方法に問題があることが判明した後、マスクはマーリンを回生冷却方法を組み込むように変更しました。これは、エンジンに特殊な冷却剤を流​​し、対流を利用してエンジンの熱を軽減する一般的な冷却プロセスです。この加熱された冷却液はエンジンの推進剤として機能します。 SpaceXはロケットの第1段部分をパラシュートで水面に落下するように設計した。そうすることでロケットは再利用可能となり、複数回の打ち上げのコストが大幅に安くなります。

    第 2 ステージ (上部ステージとも呼ばれます) には、アブレーション材料と放射冷却法の両方で冷却されるケストレル エンジンが採用されています。主に低推力エンジンに適用される放射冷却は、高温を維持する壁を使用します。吸収した熱はロケットの排気口に放射されます。

    Falcon 1 は、液体酸素と特別グレードの灯油を燃焼させて推力を実現します。主要構造はアルミニウム合金で作られています。また、ロケット内の燃料と酸化剤の間の共有壁である共通隔壁も組み込まれています。この断熱壁は 2 つの部屋を異なる温度に保ちますが、材料を統合するため、ロケットが軽量になります。打ち上げ前、エンジニアがシステムが適切に動作していることを確認するため、ロケットはエンジン始動後の一定期間、実際には所定の位置に保持されます。このプロセスは民間航空機では一般的ですが、ロケットの打ち上げではそれほど一般的ではありません。

    2006 年 3 月、マスク氏とスペース X 社はファルコン 1 号の初飛行を打ち上げました。ロケットには、米国空軍士官学校の士官候補生が建設した実験衛星が搭載されていました。残念ながら、すでに何度か遅延が発生していたファルコン 1 は、まだ第一段階にあるものの、打ち上げ後 29 秒で故障してしまいました。 Falcon 1 のメインエンジンが火災を起こしました。激しい振動により燃料が飛び散り、ロケットが揺れて落下した[出典: ]。

    こうした失敗にもかかわらず、マスク氏はファルコン 1 と、少し改良を加えたファルコン 1e の開発に引き続き挑戦し、2010 年に完成させる予定である。その一方で、スペース X はすでにファルコン ロケットの別のモデルであるファルコン 9 の設計に取り組んでいる。次に話します。

    スペースXのファルコン9ロケット

    スペースXのファルコン9ロケット

    次期 SpaceX Falcon であるFalcon 9も 2 段ロケットです。しかし、Falcon 9 は Falcon 1 よりもはるかに大きいです。実際、非常に大きいため、第 1 段には前任者のように 1 基ではなく 9 基のマーリン エンジンが使用されています。第 1 段階で 9 つのエンジンを使用することで、SpaceX は信頼性の約束を果たすことができます。いつでもエンジン故障が発生した場合、他の稼働中のエンジンが簡単かつ安全にその余裕を補うことができます [出典: SpaceX]。

    第 2 ステージでは 1 つのエンジンのみが使用されます。また、Falcon 1 とは異なり、その第 2 段にはケストレルではなくマーリン エンジンが使用されています。ケストレルはマーリンほど高い比推力(推力の尺度)を達成しません。実際、マスク氏は、マーリンはこれまでに製造された他のどのガス発電サイクル灯油エンジンよりも高い性能を達成できると主張している[出典: SpaceX]。

    ファルコン9のイラスト。 スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ株式会社

    Merlin エンジンを使用することで、SpaceX はコストを削減できます。これはマスクにとって信頼性の次に高い優先事項です [出典: Foust ]。 Falcon 1 には再利用可能な第 1 ステージがありますが、Falcon 9 ロケットの両方のステージは完全に再利用可能です。 SpaceXがFalcon 9で採用しているもう1つのコスト削減技術は、第1段構造と同じ材料を第2段構造にも多く使用することである。同じ材料を使用するということは、たとえば、同じ製造方法を使用し、新しいツールを購入する必要がないことを意味します [出典: SpaceX]。

    Falcon 9 がどれほど大きいかを理解していただくために、カリフォルニア州ホーソーンの SpaceX 本社にある Falcon 9 フェアリングの 4 分の 1 部分の写真をご覧ください。 スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ株式会社

    Falcon 1 と同様に、Falcon 9 もエンジンが始動した後に押し下げられ、SpaceX がシステムが適切に動作していることを確認できるようになります。しかし、Falcon 9 には、Falcon 1 とは異なるもう 1 つの安全機能があります。それは、エンジンを損傷する破片から保護するケブラー シールドです。

    SpaceX はまた、 Falcon 9 Heavyと呼ばれる構造物の構築を開始しました。名前が示すように、これは通常のファルコン 9 よりも大きな構造物です。宇宙に重いペイロードを運ぶことができるように大きくなっています。 Falcon 9 Heavy は、Falcon 9 の両側にさらに 2 つの Falcon 9 ステージを取り付けたものです。ストラップで固定されたロケットにはそれぞれ 9 基のエンジンが搭載されています。これらの追加の 18 基のエンジンはブースターとして連携して重い積載量に対応します。 SpaceX は、2010 年までにこの構造を稼働させたいと考えています。

    ファルコン 9 ヘビー スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ株式会社

    これまでは打ち上げロケットについてのみ話してきましたが、SpaceX が人間を宇宙に送り出すには、次に説明するドラゴンが必要になります。

    スペースX社のドラゴン宇宙船

    スペースX社のドラゴン宇宙船

    ハヤブサがドラゴンを運んでいるという話を聞いた人はいるだろうか?これはイーロン・マスクの想像力からしか生まれなかったシナリオであり、彼はそれを実現させています。ドラゴンと呼ばれるスペースXの宇宙船は、貨物と乗組員を宇宙に運ぶためにファルコン9で打ち上げられる。

    1. ノーズコーン: 宇宙船の空気力学的な保護上部。
    2. 加圧セクション: このセクションには、加圧する必要がある乗組員または貨物が含まれます。
    3. サービスセクション: このセクションには、船の動きを制御する反応制御システム(RCS)、地球に着陸するためのパラシュート、航空電子機器を指すアビオニクスなどの必要な要素が含まれています。

    非加圧セクションまたは「トランク」には、飛行中に加圧する必要のない貨物が収納されます。ドラゴンが人間の輸送用に装備される場合、乗組員が船を乗っ取ることを可能にする制御装置、脱出システム、生命維持システムが組み込まれる予定です。この設計により、乗組員 7 名が乗車できるスペースが確保されています。

    クルー構成のドラゴンカプセル スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ株式会社

    地球の大気圏への再突入中、ドラゴンはアブレーションカバーと熱シールドの恩恵を受け、高温に耐えることができます。具体的には、この材料はフェノール含浸カーボンアブレーター (PICA) として知られており、 NASAによって開発された非常に耐熱性の高い材料です [出典: ]。その後、システムはパラシュートの助けを借りて船を着水方向に操縦します。ついに船がドラゴンとその乗組員を迎えに来ます。

    貨物構成のドラゴン宇宙船 スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ株式会社

    ドラゴンの開発を加速するのに役立っているものの 1 つは、SpaceX と NASA とのパートナーシップです。 NASAが2010年にスペースシャトルを退役させると、5年間は国際宇宙ステーション(ISS)へのミッションの送信は行われない。そこでNASAは、ISSが不在の場合でもISSを利用できるよう、米国の民間宇宙機関に働きかけを行っている。 NASAは、スペースX社のファルコン9とドラゴンが米国をISSに滞在させることを期待している。

    NASAはマスク氏の会社に無期限納品・無期限数量(IDIQ)契約を結んだが、これはNASAがSpaceXのミッションが何なのか、あるいはミッションの数さえも正確に特定するのを待つことを意味する。しかし、彼らが知っていることは、契約の総額は最大10億ドルになる可能性があるということだ。 SpaceXは2010年にドラゴンを貨物便に提供する予定だが、マスク氏は最終的にはドラゴンの貨物と乗組員の両方をISSに提供したいと考えている[出典: ]。

    したがって、挫折にもかかわらず、マスク氏とNASAの両者はSpaceXの船が軌道に到達することに自信を持っているようだ。マスク氏が火星に植民できるかどうかは時間が経てば分かるだろう。それまでは、以下にリストされている宇宙に関する記事をご覧ください。

    情報源

    • バーガー、ブライアン。 「SpaceXは次回のロケット打ち上げの試みを6月下旬に目標にしている。」 2008 年 5 月 16 日。(2008 年 6 月 5 日)http://www.space.com/missionlaunches/080516-sn-falcon-3rdlaunch.html
    • チャフキン、マックス。 「アントレプレナー・オブ・ザ・イヤー」。 Inc.の雑誌。 2007 年 12 月。(2008 年 6 月 5 日) http://www.inc.com/magazine/20071201/entrepreneur-of-the-year-elon-musk.html
    • Cringely、Robert X.「To the Moon Alyce!: Team Cringely が Google Lunar X 賞を受賞します。」 2007 年 9 月 27 日。(2008 年 6 月 5 日) http://www.pbs.org/cringely/pulpit/2007/pulpit_20070927_003043.html
    • ファウスト、ジェフ。 「SpaceXの大きな計画。」宇宙レビュー。 2005 年 11 月 14 日 (2008 年 6 月 5 日)。 http://www.thespacereview.com/article/497/1SpaceX
    • ホフマン、カール。 「イーロン・マスクは地球軌道を超えたミッションに財産を賭ける。」ワイヤードマガジン。 2007 年 5 月 22 日。(2008 年 6 月 5 日) http://www.wired.com/science/space/magazine/15-06/ff_space_musk?currentPage=6
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    • ワトソン、イアン。 「イーロン・マスクはNASAの支援を得て大胆に前進する。イーロン・マスクはNASAと進取的なパートナーシップを築く。」ビジネス。 2006 年 8 月 29 日。(2008 年 6 月 5 日) http://www.redorbit.com/news/space/636736/elon_musk_gets_nasa_backing_to_boldly_go/index.html?source=r_space
  • 木星には衛星がいくつありますか?数が減っていきます

    木星の周りを回る多くの衛星のうちの 4 つが示されています。なぜこの惑星にはこれほど多くの衛星があるのでしょうか?

    木星の衛星は長い間好奇心を刺激してきました。地球上で最も興味深い衛星の 1 つであるエウロパは、その氷の表面の下に地下海があると考えられており、地球外生命体の探索における潜在的な候補となっています。注目すべき衛星は、フューチュラマスタートレック、アーサー C. クラークの2001 年宇宙の旅などの人気 SF 作品に登場しています。

    科学者にとって、木星の衛星は生命が存在する可能性のある多様な環境であるため、特に興味深いものです。地球の周りで新しい衛星が継続的に発見されており、その答えが常に変わる疑問が生じています。 「木星には衛星が何個あるの?」

    簡単に言うと?日によります。

    記録を破る

    地球にはが 1 つしかありませんが、太陽系最大の惑星である木星の周りを数十の自然衛星が周回しています。そして、木星集団の新しいメンバーはまだ発見されています。

    2022 年 12 月に遡ると、天文学者のチームが地球の周回軌道を発表しました。この発見により の記録がもたらされ、惑星を周回するほとんどの衛星の中で一時的に首位に立った。 (数か月後、土星を周回しているのが発見され、再び月の王となりました。)

    新しい木星の月の数は 2023 年 1 月 20 日に数えられ、2023 年 2 月に発表されました。新しい追加は、国際天文学連合の小惑星センターが管理する名簿に追加されました。これらの衛星の探索は、2021年と2022年にハワイとチリの望遠鏡で行われた観測を通じて行われ、その後追加の観測で軌道を確認した。

    発見チームの一員であるカーネギー研究所のスコット・シェパード氏は、これらの新しく発見された衛星の起源をさらに詳しく調べるために、これらの衛星のクローズアップ画像を入手したいとの願望を表明した。シェパード氏によると、最近発見されたこれらの衛星の大きさは、0.6~2マイル(1~3キロメートル)の範囲である。

    天文学者はまた、海王星の彼方にある巨大な破片の環である、遠く離れたカイパーベルトでも指揮しており、これらの衛星を発見したチームの一員でもあった。シェパードらはまた、2018年に木星の周りでこれまで知られていなかった12個の衛星を発見し、2019年には土星の周りで20個の新たな衛星を発見した。現在までに、彼は木星の周りを取り囲む約70個の衛星の発見に貢献している。

    さらに多くの月が来る

    シェパード氏は、木星と土星の両方の月の数が継続的に増加すると予想している。彼は、これらの巨大ガス惑星には多数の小さな衛星が存在し、これはより大きな衛星、彗星、小惑星間の過去の衝突によって生じた破片であると考えられていると仮定しています。

    同様の月の生成のダイナミクスは天王星と海王星にも当てはまりますが、それらは遠隔であるため検出が複雑になります。文脈を説明すると、天王星には確認されている衛星が 27 個、海王星には 14 個、火星には 2 個、地球には 1 個の衛星があります。興味深いことに、金星と水星には衛星がありません。

    木星を周回する新たに発見された衛星に関しては、まだ命名が行われていない。シェパード氏は、これらの遠方の衛星のうち、正式な名前に値する大きさの基準である少なくとも 1 マイル (1.5 キロメートル) を超えるのは半分だけであることを強調しています。

    2023年4月、欧州宇宙機関が仏領ギアナから木星とその実質的な氷の衛星を調査する。 2024 年、NASA のヨーロッパ クリッパー ミッションは、木星の同じ名前の衛星を探査する予定で、氷の表面の下に海が存在する可能性があります。

    ガリレオの発見

    1610年、偉大な天文学者ガリレオ・ガリレイは、木星の周りを回っているように見える4つの天体に気づきました。イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストと名付けられたこれらは、これまでのところ木星の最大の衛星です (ガニメデが最大の衛星です)。これらのガリレオ衛星は、最初に発見された衛星でもあります。

    天体観測技術がより洗練されるにつれて、このカルテットには多くの仲間がいることが明らかになりました。これらの最新の衛星は小さく、軌道が 17 日未満の巨大な「四大衛星」とは異なります。

    2019 年に土星が一時的にその座を引き継ぎ、その後 2023 年に再び木星がその座を取り戻すまでは、常に太陽系で最も多くの衛星を持っていたのが木星でした(現在、私たちが知っているのは土星です)。

    他の惑星、たとえば私たちの惑星には非常に少ない衛星があるのに、木星には非常に多くの衛星があるのには理由があります。それはすべて重力に帰着します。

    月に対する重力の影響

    月に対する重力の影響

    天文学者は太陽系内の惑星を に分けます。水星金星、地球、火星はいわゆる「地球型」または「内惑星」であり、木星、土星、天王星、海王星は「外惑星」に分類されています。 (木星系の惑星はすべてかつては巨大ガス惑星として分類されていましたが、その後天王星と海王星は巨大氷惑星として再分類されました。)

    これらの派閥間の規模の差はかなり大きい。天王星は外惑星の中で最も小さいですが、それでも内惑星の中で最大である地球よりも大きいです。しかし、他のどの惑星も、その大きさの点で木星に匹敵することはできません。木星の巨大な質量に匹敵するには、私たちのちっぽけな故郷の複製が 300 個以上必要になります。まさに怪物だ。

    アイザック ニュートンが観察したように、物体の質量と重力場の強さの間には正の相関関係があります。巨大ガス惑星は非常に大きいため、より多くの衛星を打ち上げることができます。

    ホットジュピターズ

    しかし、木星のような惑星にこれほど大規模な衛星が存在する理由はそれだけではありません。私たちの太陽系の巨大ガス惑星は太陽から比較的遠くにあります。対照的に、私たちの太陽系の外にあるいくつかの星には、「ホットジュピター」と呼ばれる巨大な木星のような系外惑星があります。基本的に、これらは恒星のすぐ近くを周回する巨大ガス惑星です。 (土星が水星と入れ替わったら想像してみてください。)

    フランスの天文学者ファティ・ナモウニのA氏は、ホット・ジュピターには衛星があったとしてもほとんどない、と主張している。これらの惑星は太陽系の遠い場所で誕生し、その後内部に移動すると考えられています。

    その途中で、彼らの衛星は天上の綱引きに巻き込まれます。巨大ガス惑星は大きいかもしれないが、恒星はそれよりもずっと大きい。そのため、彼らははるかに強い重力場を持っています。したがって、ホットジュピターがその星に近づきすぎると、その星は最終的に衛星を盗むことになります。

    この能力は相殺されます。太陽から遠ざかるほど、太陽の重力は弱まります。したがって、ナモウニの言うことが正しければ、本物の木星には月の盗難を避けるために太陽から十分に離れた巨大な惑星であるため、実際の木星には95個の衛星があり、その数は増え続けていることになる。

    木星の大きな家族

    ガリレオ衛星としても知られる木星の衛星は、木星の 4 つの最大の衛星、イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストのいずれかを指します。ガリレオの 4 つの衛星は、そのかなりの大きさと独特の特徴により重要です。 Io には ; がロードされています。エウロパには隠れた海があり、そこに隠れているかもしれない。ガニメデは火星の 3 分の 2 の大きさで、太陽系全体に存在します。

    これら 3 つの衛星は、カリストとともに、おそらく木星そのものによって形成されたと考えられます。この大きな惑星はおそらくガスと塵の円盤として始まり、最終的に今日私たちが知っている巨大ガス惑星になったと考えられています。木星が形を整える一方で、その周りを渦巻く物質の一部は、1610年にガリレオが偵察した4つの衛星に合体した。Aは、このプロセスを進めるのに役立った可能性がある。

    他の衛星は必ずしも自家製ではありませんでした。科学者らは、木星の衛星の多くは漂流する岩石の塊として始まり、それが惑星の重力の罠にかかるようになったと考えている。

    「木星は、その重力が何千もの小さな天体を制御しているため、一種の小型太陽系そのものと考えることができます。」 「私たちの近隣惑星の形状に木星より大きな影響を与えているのは太陽だけです。」

    ムーンクラッシュ

    話をまとめる前に、月の行動について話しておかなければなりません。木星の衛星の多くは、木星の自転と同じ方向に公転します。しかし、逆行軌道を持つ軌道、つまり逆方向に進む軌道を持つ軌道もあります。非常に多くの物体が異なる方向に回転しているため、衝突は避けられません。

    衛星が互いに衝突すると、その過程で破壊される可能性があります。木星が新しい衛星を獲得するのと同じように、古い衛星のいくつかを失う方法を見つけています。

    この最新の発見は月探しの終わりではありません。新しい技術により、背景の星に向かって移動する淡い天体を見つけることが容易になりました。シェパードと彼の同僚は、木星と土星の両方、そして海王星と天王星の周りで発見されていますが、地球(そして私たちの孤独な唯一の月)から極端に離れているため、確認するのは困難です。

    今、それは興味深いです

    天文学者のニール・F・コミンズによると、もし地球が月の表面に反射する太陽光の量が2倍になるため、私たちの夜はもっと明るくなるでしょう。また、潮位が大幅に上昇し、多くの沿岸地域が居住不能になる可能性があります。

  • パーティーのトリックの内訳: 風船が髪にくっつくのはなぜですか?

    あなたの猫にもこれを試してみてください。

    おそらく子供の頃、風船を 髪に素早くこすりつけて髪をくっつけたことがあるでしょう。 (もしかしたら、最近やったことがあるかもしれません!) さて、長年の憶測を経て、ケースウェスタンリザーブ大学の科学者たちは、このパーティートリックが起こる理由を正確に特定しました。

    私たちは、2 つの物体が互いにこすり合うと、摩擦帯電と呼ばれる電荷が蓄積することをずっと知っていました。 2 つの物体が反対の電荷 (プラスとマイナス) を持っている場合、それらはくっつきます。しかし、髪の毛についた風船のように、一部の物体は他の物体よりも帯電する(より密にくっつく)ように見えます。それはなぜですか?

    ジャーナルに掲載された新しい研究によるとこの現象の核心はバルーンの素材にどれだけのひずみがあるかにあります。この研究の目的で、科学者らはポリテトラフルオロエチレン (PTFE) のフィルム (ブランド名の 1 つはテフロン) を引き伸ばし、それを緊張していない PTFE のフィルムにこすり付けました。彼らは、材料が化学的に同一であるにもかかわらず、あたかも 2 つの異なる化学組成を持っているかのように、一方向に電荷移動を生成することを発見しました。伸張または歪んだシートは正の電荷を帯びますが、歪まないシートは負の電荷を帯びます。

    猫と一緒に静電気トリックを試すこともできます。 © Roger Ressmeyer/Corbis/VCG/Getty Images

    材料のひずみが大きいほど、体系的な電荷移動が発生する可能性が高くなります。これは、ひずみがかかると材料の微細構造が変化し、小さな穴や亀裂が生じるためです。これらの欠陥により、摩擦による摩擦によって電荷の移動が促進され、静電気が発生します。

    「ポリマーにひずみを加えたときに空隙領域とその周囲に見えるフィブリル(小さな細胞繊維)は異なる結合を持っており、したがって異なる電荷を帯びていると考えています」と共著者のダン・ラックス氏はプレスリリースで述べている。

    「摩擦電気充電実験は、一部の人が言うように、魅力的に一貫性のない結果で一般的に知られています。」 「私が最初に驚いたのは、緊張していない充電結果と緊張している充電結果の一貫性でした。」

    研究者らはまた、人の腕にくっつくのが大好きな「ピーナッツ」という包装材を使ってこの現象を調査した。実際、静電気について理解を深めるために、ポリスチレン製のピーナツとビニール袋が現在詳しく検査されています。理想的には、科学者がそれを非常に正確に特定して制御できるようになり、摩擦電気爆発(鉱山での石炭粉塵の爆発など)を防ぎ、より効果的な製品(たとえば、植物や植物によく付着する殺虫剤)を開発するのに役立ちます。車への密着性を高める塗料。

    さあ、それが怖いです

    ガソリンポンプに接触し、火災の原因となります。このような大惨事を避けるために、シートを滑らせると静電気が発生するため、給油プロセスを開始した後は車に戻らないようにしてください。車に再乗車する必要がある場合は、車のドアの金属部分に触れて、車から降りるときに必ず「アース」を行ってください。

  • テッセレーションの仕組み

    ジグソーパズルは、私たちがよく目にするであろうモザイク模様を簡単に視覚的に示してくれます。 ヘメラ/Thinkstock

    私たちは数学をその美しさ、優雅さ、そして宇宙の構造に織り込まれたパターンを体系化する能力のために研究しています。その数字と公式の中で、世俗的なものは秩序を認識し、宗教的なものは創造の言語の遠くの反響を捉えます。数学は崇高なものを実現します。時にはテッセレーションのように、それが芸術にまで発展することもあります。

    テッセレーション(定義された形状の隙間のないモザイク) は、建築全体に繰り返し現れる比率、定数、パターンの一種に属し、顕微鏡で明らかになり、すべての蜂の巣やヒマワリから放射状に広がります。幾何学、物理学、確率と統計、さらには地形学やカオス理論に至るまで、あらゆる方程式を分解すると、円周率 (π) が礎石のように位置していることがわかります。オイラー数 (e) は、微積分、放射性崩壊計算、複利計算式、および確率に関する特定の奇妙なケースで繰り返し頭をもたげます。黄金比 (φ) は、葉や茎、骨、動脈、ヒマワリの自然な配置を定義したり、脳波の時計周期と一致したりすることを人々が発見するずっと前から、芸術、デザイン、建築、音楽の基礎を形成していました [出典: パドヴァン、 ヴァイス、 ろーぷん』。これは、別の根強いパターンのお気に入りであるフィボナッチ数列との関係さえあり、独自のタイリング進行を生成します。

    科学、自然、芸術もテッセレーションであふれています。 π、e、φ と同様に、これらの繰り返しパターンの例は、ありふれた歩道、壁紙、ジグソーパズル、タイル張りの床から、オランダのグラフィック アーティストMC エッシャーの壮大な芸術、または 14 世紀のムーアの要塞の息を呑むようなタイル細工に至るまで、私たちの毎日の周りにあります。 、スペインのグラナダにあるアルハンブラ宮殿。実際、「テッセレーション」という言葉は、ラテン語のテッセラ(通常は正方形のモザイク内の個々のタイル) の縮小形であるテッセラに由来しています。テッセラは、4 を意味するギリシャ語のテッサレスに由来すると考えられます。

    数学、科学、自然は、その意味が何であれ、このような有用なパターンに依存しています。モザイクや彫刻の超越的な美しさを超えて、テッセレーションは数学、天文学、生物学、植物学、生態学、コンピューター グラフィックス、材料科学、道路システムを含むさまざまなシミュレーション全体に応用されています。

    この記事では、これらの数学的モザイクとは何なのか、それらが持つことができる対称性の種類、そして数学者や科学者が問題解決のテクニックのツールボックスに入れている特別なテッセレーションは何かを示します。

    まず、テッセレーションを構築する方法を見てみましょう。

    シェイプアップ中、またはもう一度言っていただけますか?

    テッセレーションは、基本的なものから驚異的なものまで、あらゆる範囲に対応します。最も単純なものは、隙間を残さずに 2 次元平面を覆う単一の形状で構成されます。そこからは、複数の不規則な形からなる複雑なパターンから、空間を満たすために組み合わされる 3 次元の固体、さらには高次元まで、無限の可能性があります。

    正三角形、正方形、六角形の 3 つの規則的な幾何学的形状がモザイク状に配置されています。長方形やひし形 (ダイヤモンド) など、他の 4 面の形状も同様です。さらに言えば、非正三角形を背中合わせに配置するとシームレスにタイル状に並べられ、平行四辺形が作成されます。不思議なことに、どんな形の六角形でも、対辺が等しい場合はモザイク状になります。したがって、どのような 4 辺の形状でも、背中合わせに配置して六角形を作成すると、隙間のないモザイクを形成できます。

    正多角形を組み合わせたり、特定の配置で正多角形と半正多角形を混ぜ合わせたりすることによって、平面をテッセレーションすることもできます。ポリゴンは、三角形や長方形などの線分で構成される 2 次元の形状です。正多角形は、すべての辺とすべての角度が等しい多角形の特殊なケースです。正三角形や正四角形は正多角形の良い例です。

    MC エッシャーのような形が整っていて複雑なテッセレーションであっても、すべてのテッセレーションは、隙間なく繰り返される形状から始まります。コツは、形状を変更することです (たとえば、菱形など)。そうすることで、ぴったりとフィットするようになります。簡単な方法の 1 つは、一方の側から形状を切り取って、もう一方の側に貼り付けることを必要とします。これにより、ぴったりとフィットし、積み重ねやすい形状が得られます。変更する面が増えるほど、パターンはより興味深いものになります。

    もっと冒険したい場合は、片側に波線を落書きし、同じ線を反対側にコピーしてみてください。このアプローチでは、部分を適切に連結させるために多少の調整が必要になる場合があります。たとえば、多角形の辺の数が奇数の場合、残った辺を半分に分割し、分割された両側に鏡像の形状を描画するとよいでしょう。これにより、自分自身と連動する側面が作成されます。

    モザイク状の 2 つ以上の図形で運試ししてください。これを幾何学的に行うことも、単純にページを好きな形で埋めて、ネガティブ スペースに適合する画像を想像することもできます。関連する方法では、既知のモザイク状の形状をより小さい形状で埋めることが必要になります。フラクタル テッセレーション(複数のスケールでぴったりと適合し、自己相似となる形状のパターン) もあります。

    最初の結果が少し無意味に思えても心配する必要はありません。エッシャーがこれらの狂ったモザイクをマスターするのに何年もかかりました、そして彼でさえ常に意味をなさない組み合わせを持っていました。

    基礎を築いたので、研究者が難しい理論上および応用上の問題を解決するために使用する特別なテッセレーションのいくつかを見てみましょう。

    MCエッシャー

    オランダのグラフィック アーティストMC Escher を超えるテッセレーションの才能はありません。石版画家、木こり、彫刻家でもあったエッシャーは、若い頃にアルハンブラ宮殿を訪れた後、崇高な形に興味を持つようになりました 。

    エッシャーは、テッセレーションを幾何学的な形状から有機的で幻想的なものに移行させた最初の人物ではありませんが、その卓越した実践者としての地位を確立しました。彼の空想的で、まばゆいばかりの、そしてしばしば不可能な芸術作品は、今日でも広く人気を保っています。

    宇宙をタイリングする: 特別なテッセレーション

    宇宙をタイリングする: 特別なテッセレーション

    研究者たちはテッセレーションを調査し、数学的に定義する中で、難しい問題の解決に優れた特定のタイプを特定しました。よく知られた例の 1 つは、ディリクレ テッセレーションまたはティーセン ポリゴンとしても知られるボロノイ テッセレーション( VT ) です。

    VT は、チャート上の星のような一連の点に基づくテッセレーションです。各点は、他の点よりもその定義点に近い領域全体を囲む多角形セル (線分で形成された閉じた形状) で囲まれています。セルの境界 (またはポリゴン セグメント) は 2 つの点から等距離にあります。 3 つ以上のセルが交わるノードは、3 つ以上の定義点から等距離にあります。 VT は高次元のテッセレーションも可能です。

    結果として得られる VT パターンは、ミツバチが一晩中花蜜を曲げた後に構築する蜂の巣に似ています。それでも、これらの生意気な細胞は美しさでは欠けていますが、価値ではそれを補って余りあります。

    他のテッセレーションと同様に、VT は自然界で繰り返し出現します。その理由は簡単にわかります。岩の上の地衣類の胞子のように、点源が一定の速度で一緒に成長する現象は、VT のような構造を生成します。つながった気泡の集合体は 3 次元 VT を形成します。これは、研究者が気泡をモデル化するときに類似性を利用しています。

    VT は、データ パターンを視覚化して分析するための便利な方法も提供します。密集した空間データは、細胞が密集した領域として VT 上で目立ちます。天文学者はこの性質を利用して、銀河団を特定するのに役立てています。

    コンピュータ プロセッサは、ポイント ソース データと一連の単純な命令からオンザフライで VT を構築できるため、VT を使用すると、メモリと処理能力の両方が節約されます。これは、最先端のコンピュータ グラフィックスの生成や複雑なシステムのシミュレーションに不可欠な品質です。 VT は、必要な計算を減らすことで、タンパク質のフォールディング、細胞モデリング、組織シミュレーションなど、他の方法では不可能な研究への扉を開きます。

    VT に近い親戚であるDelaunay テッセレーションもさまざまな用途に使用できます。ドロネー テッセレーションを作成するには、VT から始めて、新しい線が 2 つのボロノイ ポリゴンの共有線と交差するように、セルを定義するドットの間に線を描きます。結果として得られる太い三角形の格子は、グラフィックスと地形を単純化するための便利な構造を提供します。

    数学者や統計学者は、ドロネー テッセレーションを使用して、空間内のすべての点について方程式を解くなど、計算不可能な質問に答えます。この無限の計算を試みる代わりに、ドロネー セルごとに 1 つの解を計算します。

    1921 年 1 月 27 日、ベルリンのプロイセン科学アカデミーでの演説の中で、アインシュタインは次のように述べました、「数学の法則が現実を指すかどうかは不確実であり、確かであるかぎり、それらは言及していない」現実へ。」明らかに、テッセレーションされた近似は完璧には達していません。それにもかかわらず、それらは、そうでなければ扱いにくい問題を現在の計算能力で管理可能な形式に減らすことによって進歩を可能にします。それ以上に、それらは私たちに宇宙の根底にある美しさと秩序を思い出させます。

    恐ろしい対称性

    繰り返しパターンを持つすべての 2 次元平面は、その対称タイプを記述する 17 の「壁紙グループ」の 1 つに分類されます (ただし、すべてのテッセレーションが対称であるわけではありません) 。 4 つの主要なカテゴリは次のとおりです。

    1. 並進: 平面を特定の方向にスライドさせても、平面は変化しません。
    2. 回転: 平面をある角度だけ回転しても、平面は変化しません。
    3. グライド反射: 平面をベクトルに沿ってスライドさせ、同じベクトルを中心に反射させても変化しません。
    4. ミラー対称性 (単純な反射) : 平面の一部にミラーをかざしても、変化しません (グライド反射の特殊なケース)

    アルハンブラ宮殿の有名なモザイクには、13 の対称グループが描かれています。エジプト美術は 12 を使用しました 。