暦と季節をめぐる自然観の要素
暦 ... 年、月、日の体系
時間の目盛り
- 人は、時間の順序や時間の長さを記述したいと思う。
- 人は、文明がはじまるよりもまえから、明るさの周期的くりかえしや、
あたたかさの周期的くりかえしを、
おおまかには認識していただろう。
- そのうち、天体 (太陽、月、星) のうごき
(近代科学によれば、地球の自転と公転、月の公転) によるものは、
精密な周期性をもっていた。
(近代科学によれば、天体力学が重力相互作用による質点の力学でよく近似されることによる。)
- 気候・気象の要素 (この節では「[気]」という符号をつける) も、
天体のうごきとだいたい同期しているが、厳密には同期していない。
- 生物の要素のうちにも、気候・気象の要素とだいたい同期して変化するものがある。
これについては、あとの節で考える。
日周期
- 現代の科学的認識: 『地学図説』 宇宙の章 18節「日周運動と地球の自転」
- 昼と夜の交代 (極地方をのぞく)。夜は人が野外で行動するのが困難。
- 太陽が東からのぼり西にしずむ。
- 星も東からのぼり西にしずむか、天の北極のまわりをまわる。
(『地学図説』 宇宙の章 18節 [1] 「天球の日周運動」)
ただし、くわしくみると、太陽の1周と星の1周の周期はすこしちがう。
(『地学図説』 宇宙の章 17節「天球の座標」 [3] 「恒星日と太陽日」)
- [気] 昼には暖かくなり、夜には寒くなる。
- [気] 地域によっては、昼と夜とで風向が変わるところがある。
(「海陸風」など。
『地学図説』 大気・海洋の章 5節「大気の動き」 [1] 「局地風」)
年周期
- 現代の科学的認識: 『地学図説』 宇宙の章 19節「年周運動と地球の公転」
- [気] 温帯 (中緯度) では、暑い季節 (夏) と 寒い季節 (冬) がある。
- [気] 熱帯 (低緯度) では、赤道付近の一部にある常に湿潤なところを別とすれば、乾燥した季節と雨の多い季節がある。
- 昼の「長さ」 (時間) が、夏に長く、冬に短い。
- 太陽の「高さ」 (高度角) が、夏に高く、冬に低い。
- 極地方 (高緯度) では、夏には昼がつづき、冬には夜がつづく。
- [気] 地域によっては、季節によって出現しやすい風向がちがう。
熱帯インド洋では、北半球の夏に南西風、冬に北東風。
(「季節風、モンスーン」。
『地学図説』 大気・海洋の章 6節 「大気の大循環」 [2] 「季節風」)
- 季節によって、同じ時刻に見える星がちがう。
これは、天球上 (の「黄道」という円) を太陽が1年周期で移動していると解釈できる。
(太陽があかるいので、太陽と同じ方向にある星は見えない。)
月周期
- 現代の科学的認識: [外] (国立天文台 暦計算室 トピックス) [月の満ち欠け：朔望]
- 月が「みちかけ」して、あかるくなったり暗くなったりする。
人工照明のない時代には、これは夜の人間の行動の制約として重要。
潮汐 (しお の みちひき)
- 現代の科学的認識: 『地学図説』 大気・海洋の章 15節「波・潮汐・海水準変動」
[2] 潮汐、[3] 潮流
- 海の水位が、だいたい半日周期で、高くなったり低くなったりする。
それに対応して流れ (潮流) が生じることもある。
- 地球上の物体に働く{月, 太陽} の重力が、{月, 太陽} に近い側と遠い側とでいくらかちがうことによる。
- 水位の半日周期変動の振幅が、半月周期で変化する。
満月と新月のときに振幅が大きい。
- 満月と新月のときは月と太陽の効果が同じ方向にくる。半月のときは直角の方向になる。
- これは (とくに熱機関による動力が利用可能になるよりもむかしの)
沿岸での漁業や船の運用にとって、重要な制約となった。
日食、月食など (今回は省略)
暦の発達
(かならずしも実際の歴史を追ったものではなく、理屈で整理したものである。)
- 生活・産業と関連のある季節の指標として天文現象がつかわれることがある。
- 古代エジプト: シリウス星が見える ... ナイル川の水位 ... 農事 (詳細未確認)
- 日 (太陽日) をかぞえる。
- 年 (太陽年) をかぞえる。
- 1年は何日をふくむか? 300日あまり? 360日? 365日?
- 365+(1/4)日 (ユリウス暦、ローマでは西暦紀元前45年から実施)
- 365+(1/4)-(1/100)+(1/400)日 (グレゴリオ暦、ローマカトリック圏では1582年、
イギリスでは 1752年、日本では 1872 (明治 5) 年 にきりかえ)
- 月 (朔望月) をかぞえる。
- 1か月は何日をふくむか? 29～30日。
- 1年は何か月をふくむか? 12～13か月。
- 春分・秋分の認識 ... 太陽が ま東から出てま西にしずむ (方位の認識と組みで成立)。 昼と夜の「長さ」 (時間) がほぼ同じ。
- 夏至・冬至の認識 ... 太陽の「高さ」(角度) が極大・極小。昼の「長さ」 (時間) がほぼ極大・極小。
- 月周期を主とした暦の体系 ... 太陰暦。
- 現在のイスラーム暦 ... 12か月を1年とし、太陽年にあわせない。
- 年周期を主とした暦の体系 ... 太陽暦。
- 東洋文明圏の暦のうち「二十四節気」の部分 ... 太陽年を 4 × 2 × 3 等分する。月は関係ない。
立春から「春」がはじまる四季。
- (外) (国立天文台 暦計算室 暦wiki) [二十四節気とは?]
- 時間で等分するのか、角度で等分するのか? 変遷がある。
- イランの暦、インド文明圏の太陽暦 ...
月とよばれる時間くぎりはあるが、太陽年を黄道12星座で分けたもので、月のみちかけとは関係ない。
- 西洋文明圏の「天文学的季節」 ... 春分から「春 (英語 spring)」が始まる四季。 (Trenberth 1983 の序論参照)
- ユリウス暦、グレゴリオ暦 ...
月とよばれる時間くぎりはあるが、歴史のなりゆきできまったもので、月のみちかけとは関係なくなっている。
- 現代の「気象学的季節」 ... 便宜上、グレゴリオ暦の 3か月ごとにまとめたもの。
北半球では 3, 4, 5月を「春」とする。 (Trenberth 1983 の序論参照)
- 月周期を主とするが、12か月の年と13か月の年をつくって年周期にもあわせる ... 太陰太陽暦
- 東洋文明圏の太陰太陽暦 ... 新年はおよそ立春。うるう月をどのように入れるかの判断に二十四節気を参照する。
- インド文明圏の太陰太陽暦 ... 新年はおよそ春分。
暦は文明の要素なので、文明の経典とともに伝播してきた。
暦がつくられた地域の自然環境に合っていた記述が、
移植されたさきの自然環境に合わないこともありうる。(その例はあとで。)
暦について参考にしたおもな文献
- 岡田 芳朗, 2002: 『アジアの暦』。大修館書店。
... 日本の暦の専門家による、アジア各地の伝統的な暦の話。体系的記述ではない。
[読書メモ]
- 片山 真人 [まさと], 2012: 『暦の科学』。ベレ出版。
... 国立天文台の暦の担当者による、おもに現代の暦の背景となる天文学の解説。
[読書メモ]
- Kevin E. Trenberth, 1983:
What are the seasons?
Bulletin of the American Meteorological Society, 64: 1276-1282.
[doi: 10.1175/1520-0477(1983)064<1276:WATS>2.0.CO;2]
... 本論は気温の年変化。序論に、西洋の「天文学的季節」と、「気象学的季節」がでてくる。
気候からみた季節
人びとはむかしから、寒暖・乾湿を認識してきたが、それは定性的だっただろう。
気温 (温度)、降水量 (水という物質の質量の流れの量) などの物理量による気象観測と、
それにもとづく気候の認識は、
初期近代にはじまり、近代に世界に普及した。
気温の年変化から 1年周期変化をとりだす
だいたい1年周期でくりかえす数量の時系列は、
1年周期、1/2年周期、1/3年周期 ... の正弦波 (サインカーブ）のかさねあわせで表現できる。
(いわゆる「フーリエ [Fourier] 展開」)。
中緯度 (ここでは、緯度 23.4度の回帰線と、緯度 66.6度の極圏とのあいだ) の
ほとんどの地点で、気温の年変化は 1年周期でよく代表される。
(低緯度では年変化がはっきりしないことがある。
また、低緯度と高緯度では、半年周期も重要である。)
気温の年変化の振幅 (amplitude)
- 高緯度ほど振幅が大きい傾向がある。 ... (背景: 「大気上端」に入射する太陽放射の1年周期成分のその年平均に対するわりあいが高緯度ほど大きい。)
- 海では振幅が小さい (わたしの示す図は島での陸上気温だが)。
海から遠くなるほど振幅が大きくなる傾向があるようだ。 ... (つぎにのべる熱容量のちがいで説明可能。)
- ユーラシアの亜寒帯では東の端に近いところで振幅が大きい。 ... (単純に説明できない。)
気温の年変化の位相 (phase)
- 気温の1年周期成分の極大は、「大気上端」に入射する太陽放射の1年周期成分の極大 (夏至とみてよい) に対して遅れる。
- 海上では遅れは大きい。
日本付近の海面水温の極大は 9月ごろ (秋分ごろ) である。(ただし詳細未確認。)
- 日本 (陸上) のほとんどの地点では、気温の極大は 7月末から8月上旬
(二十四節気でいえば大暑から立秋) である。
【「立秋をすぎても暑い」など、中国由来の季節用語が日本の寒暖による季節感にあわないのは、
いつものことなのだ。】
- 中国でも海岸から 100 km ぐらいまでの地点では同様であるようだ。(卒業研究生が検討中。)
- 中国の内陸の地点では、気温の極大は 7月なかば
(二十四節気でいえば小暑から大暑) にくることが多い。立秋にはあきらかに極大をすぎている。
【節気の名まえは、唐の長安、いまのシーアン [西安] の寒暖による季節感にはあっている。】
海陸のちがいが気温の年変化のちがいをもたらすしくみ
- 海は液体なので物質の動き (対流) によって鉛直に熱をはこぶことができる。
陸は固体なので地面から下の鉛直熱輸送は基本的に熱伝導だけである。
したがって、季節変化に関与できる層の厚さ、
したがって単位面積あたりの質量、したがって単位面積あたりの熱容量が、海のほうが大きい。
【水と土や岩石との比熱容量 (比熱) のちがいは、あることはあるが、ここでは重要でない。】
- 熱容量が大きいと、同じエネルギーの出入りに対して、温度の変化の振幅は小さくなる。
- 熱容量が大きいと、同じエネルギーの出入りに対して、応答に時間がかかる。
したがって温度の極大の出現時期は遅くなる。
季節風・モンスーンの基本的なしくみ
- 陸のほうが熱容量が小さいので、陸面は海面にくらべて、夏に高温、冬に低温になる。
したがって、陸上で、夏に上昇、冬に下降するような循環がつくられやすい。
- 熱帯の夏のモンスーンでは、
この陸上で生じる上昇をきっかけとして積雲対流が生じて雨がふる。
そして、海上から下層のしめった空気が陸上に流入し、雨のもとになる。
これが熱帯の多くのところ (すべてではない) の雨季をもたらしている。
(雨季にはいってしまうと、海陸の温度差はあまり重要ではなくなる。)
そのほかの雨季・乾季が生じる理由
- 地球上の気候には緯度ごとの帯状な構造がある。
降水は赤道地帯と温帯で多く、亜熱帯ですくない。
(『地学図説』 大気・海洋の章 6節 [1]「大気の大循環」
のうちの図「降水量と蒸発量の緯度分布」)。
この帯状構造が北半球の夏に北上、南半球の夏に南下することによって、
それぞれの場所で見たとき、雨の多い少ないの季節変化が生じる。
- 冬の季節風は、大陸からふきだすうえに温度が低いので水蒸気はすくないが、
海上をわたるあいだに海から水蒸気を受け取り、陸にぶつかったところで雪や雨をふらせる。
日本の日本海側、台湾・フィリピン・ベトナム・タイ南部・マレー半島・スリランカの東海岸、
ボルネオの北海岸など。
- 東アジアでは、夏の前後に、雲や降水の多い帯状の構造が形成されることによって、
梅雨と秋雨が生じる
(『地学図説』 大気・海洋の章 10節「日本の天気 (3)」の「梅雨 (秋雨)」)。
類似のもの (専門家が「亜熱帯前線帯」と分類することがある) は南太平洋と南大西洋にある。
「物候」、フェノロジー (phenology)、生物季節
生物季節観測
日本の気象庁は、観測機器による気象観測のほかに、
その前身である中央気象台が1950年代にはじめた生物季節観測をおこなっている。
ただし、その種目は、ちかごろ、縮小された。
気象庁の業務のうちでの位置づけからみると、その縮小は当然のなりゆきとも考えられるが、
人間社会の環境についての知見としては、つづけるのがのぞましい。
そこで、生物季節観測をつづけようというボランティア的な活動がいくつか進んでいる。
とくに、国立環境研究所の 気候変動適応情報プラットフォームで、
「市民調査と連携した生物季節モニタリング」の活動がはじまっている。
生物季節現象は、気温などの気象要素と関連はあるが、その関連は単純でない。
生物の活動には、気温や日射などと関連するばあいもある。
渡り鳥などのばあいは、移動してくるもとの地域の気象状態もかかわっている。
- たとえば、サクラの開花が早いことは、開花の季節の気温が高いことと対応するか?
(そのような考えで過去の気温を推定しようとする研究や、
将来の開花時期を推定しようとする研究がある。)
- サクラの品種にも注意。
- 花見の記録ならば、花見の行事がおこなわれた人間社会の事情にもよるかもしれない。
- 開花までの環境条件の積算がきくという考えがある。
積算温度が指標としてつかわれることがある。
温度を時間で積分することは物理学的には意味がないが、
植物生理学的に意味があるなにものかの近似になっているのかもしれない。
- (何の生物季節現象の件かわすれたが)
発芽のときにはあたたかいほうがよいが、
そのまえに冬の寒さを経験していることが必要な現象もある。
物候学、フェノロジー
中国ではむかしから季節にともなう現象が記録された。
そのようなことがらが「物候」とよばれることがある。
物候には、生物季節、農事のほかに、川の水が凍ったり流れたりするなどの雪氷・水文現象もふくまれる。
竺・宛 (1973) は「物候学」を提唱した。
- 竺 可楨 [Zhú Kězhēn], 宛 敏渭 [Wǎn Mǐnwèi], 1973: 『物候学』。北京: 科学出版社。
[同、日本語版] 竺 可楨、宛 敏渭 著、 丹青総合研究所 編訳, 1988: 『物候学』。丹青総合研究所。
[読書メモ]
(立正大学では品川図書館に日本語版がある。)
「物候」の記録は、観測機器による観測がない時代の気候・気象の
重要な情報源のひとつでもある。
西洋では、生物季節にあたるものは、phenology (フェノロジー) といわれることが多い。
とくに、アメリカ合衆国では、20世紀はじめ、
スミソニアン協会 (Smithsonian Institution) がよびかけて全国の気象観測網ができたが、
同時に、フェノロジーの観測も推進された。
それは、農作物の選択や作付け時期の判断に有用と思われたので、
農務省 (Department of Agriculture) のもとにつくられた気象局にひきつがれた。
(のち、気象局は商務省 (Department of Commerce) のもとに移った。)
1980年代以降、人工衛星による地球観測 (とくに太陽放射の近赤外線部分の地表面による反射の観測) によって、
地表に存在する植物の葉緑素の量の季節変化がみつもられるようになった。
森林の木の葉の成長や落葉などの、大陸規模の巨視的な季節変化がわかる。
他の観測とくみあわせて、植物の光合成・呼吸による炭素収支の評価にもつかわれている。
フェノロジーは、地球温暖化の影響のあらわれとしても、注目されることがある。
専門分化の功罪
近代の科学は、専門分科にわかれている。
「科学」ということばは「分科にわかれた学」の意味でつかわれたことがあった。
(ただし、英語の「science」などにはそのような意味はないので、
それは「科学」ということばの代表的な意味とはいえないだろう。)
- 周 程 (Zhou Cheng): 「科学」の中日源流考。
『思想』2011年6月号 112 – 136.
[読書メモ]
しかし現実に、近代の科学 (science) は専門にわかれており、
19世紀から20世紀にかけて、ますます分化してきた。
- 地理学 → 自然地理学と人文地理学 ; 自然地理学 → 地形学、気候学など。
- 地球物理学 → 固体地球物理学と流体地球物理学 ; 流体地球物理学 → 大気物理学 (=気象学)、海洋物理学など。
専門分化には、必要性もある。
専門ごとの知識が複雑になり、各人がそれを学んでつかいこなせるまでには年月がかかる。
また、専門的知見をよりよくするためには、同じことがらを複数の人が共同で検討する必要があるが、
その際には、用語をおたがいに (許容範囲で) 同じ意味でつかっていなければならない。
ところが、専門用語の意味は、定義を読めばわかる形に整理されていないことが多く、
それを共有するには、時間をかけて相互校正する必要があることが多い。
専門分化には、弊害もある。
対象が、どの専門分科の範囲からもぬけおちてしまうおそれがある。
また、同じ対象をあつかう用語体系がくいちがっていたり、
同じ用語の意味がちがっていたりして、議論がかみあわないことがある。
専門分化しない全体論的なとらえかたが有効なこともあるだろう。しかしそれが無力なこともあるだろう。
専門分化のいきすぎはくいとめるべきだろう。
ある程度の専門分化はうけいれたうえで、ひとつの専門の専門家であるうえに、
もうひとつの専門の用語体系を理解してその専門の人びとと議論をかみあわせることができる人
(仮称「通門家」) がふえる必要があると思う。
専門分化に関する文献
- H. コリンズ (Collins)、R. エヴァンズ (Evans) 著, 奥田 太郎 監訳, 和田 慈 [めぐむ], 清水 右郷 [うきょう] 訳, 2020: 『専門知を再考する』。名古屋大学出版会。
[英語版についての読書ノート]
[日本語版についての読書メモ]
- デレック プライス (Price) 著 (1963 / 島尾 永康 訳 1970):
『リトル・サイエンス、ビッグ・サイエンス』。創元社。
[読書メモ]
- Thomas S. Kuhn [クーン], 2000:
The Road since Structure. University of Chicago Press.
[読書ノート]
([日本語版] 佐々木 力 訳 (2008) 『構造以来の道』 みすず書房 [わたしは読んでいない]。)
2023-01-04
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)