• Andrew Revkin with Lisa Mechaley, 2018: Weather: An Illustrated History. New York: Sterling Publishing Co. Inc.
• アンドリュー・レブキン with リサ・メカリー 著, 渡部 雅浩 監訳、足立 理英子 訳, 2020: 天気と気象 — グラフィックヒストリー。ニュートンプレス, 238 pp. ISBN 978-4-315-52210-5. [わたしはこの版を読んだ。]

英語版で2018年に出た本の翻訳で、日本語版は奥づけでは2020年2月発行となっているが、実際には1月下旬に東京の店頭に出ていた。

題名は英語では weather、日本語では「天気と気象」となっているが、著者のRevkinさんの実績から想像されるとおり、地球温暖化をふくむ気候の話題も多い。

「グラフィック ヒストリー」とは何かと思ったら、「グラフィック」は要するに絵本なのだ。横書きで、見開き2ページごとに1つの話題があって、左ページが絵、右ページが文だ。絵にかかれたものは、ページごとに、風景も、人の肖像も、自然物も、人工物と、さまざまだ。絵が主で文が説明といえるところもあることはあるが、むしろ、文の中に出てくる複数のものごとのうちひとつの絵をあげたものが多く、絵は印象的ではあるが絵だけでは話がわからない。絵本といっても子どもむけではなく、中学生ぐらいからおとなにむけたものだろう。日本語版はところどころ中学生にはむずかしそうな、おとなでも漢和辞典をひく習慣がない人は読みかたがわからないままになりそうな漢字をふくむ (わたしはそういうところにはふりがなをつけたほうがよかったと思う)。

「ヒストリー」は、それぞれの話題の年代がしめされ、話題が時間順に配置されているという表現形式をさしているのだろう。年代は、西暦1000年から現在までは1年きざみで、そのまえの古代・先史時代・地質時代はあらくなる。1件だけ未来の話題があって、その年代は1年きざみの形になっているが、それは冗談のようなもので、実際は、つぎの氷期がくる年代には1けたの有効数字もない(しかし、このことは読者にわかるだろうか?)

天気予報を中心とする気象に関する科学・技術や、地球温暖化をふくむ気候に関する科学的知識の、両者がまざったものの発達を、年代を追って理解することはできると思う。そのうち気候については、Weart [ワート]『温暖化の発見』[読書ノート]にならったところが多い。ほぼ文字ばかりのWeartの本に絵を補足するものといえるかもしれない。自然現象の歴史の本としては、地球史の概観はよいと思うが、最近千年間のところは、気候の変化の話題は年代を1年きざみにするのが不適切だし、災害をもたらすはげしい気象現象の話題は、個別の事件の1年きざみの年代をあげることはできるのだが、時代とともに変化していくという印象をもつとかえってよくないので、この「ヒストリー」の構成はあまりうまくなかったと思う。

年代順にこだわらず、話題の連続性にもこだわらず、ランダムにページを開いて雑多な知識をたのしむ人には、いい本かもしれない。

著者のRevkinさんは、かつてNew York Timesで地球環境問題の記事を書いてきた人で、その専属でなくなってからも、New York Timesのサイトにある「Dot Earth」というブログで知られてきた(ブログは いまもあるが更新はとまっている)。本書英語版が出た時点ではProPublicaという非営利機関で仕事をしていた。2020年2月のウェブ情報によれば、Columbia大学のEarth Instituteで「Director, Initiative on Communication & Sustainability」という職についている。Mechaleyさんは子どもに環境リテラシーを教える仕事をしている。ふたりは夫婦だ。著者の表記に with というふつうでない表現がある。英語版の著作権表示が「Interior Text (C) 2018 Andrew Revkin」となっていることとあわせてみると、おそらく、Mechaleyさんのこの本への貢献は、家族として手つだったというよりは大きいけれども、文章に責任をもつほど大きくないのだろう。Schneider with Mesirow (1976) Genesis Strategy [読書ノート]という同様な例があったのを思い出した。【ひとつの出版物におおぜいの人がかかわっているとき、さまざまな大きさの貢献をみとめるのはよいことだと思うが、著作権をもつ人がふえると再利用の手続きが複雑になるという問題がある。学術論文のばあいは、共著者をふやすことが多いが、それとともに、著作権(そのうち再利用許諾権限だけでもよいが)を著者から出版者へ移転することによって、再利用がしやすくなっている。】

本書は、この2人のほかに、7人の専門家にも分担執筆してもらっている。(その著作権はRevkinさんへ移転してもらったのだろう。)

Schneider with Mesirow の本では、1970年代当時進行中だった、アフリカのサヘル地方の干ばつあるいは砂漠化(のうたがい) が話題になっていた。本書の1970年代のところにはその話題はない。アフリカの干ばつは、紀元前1万5千年の話題として出てくる。

折りかえしのあとにくわしい目次をつける。ただし、表題のあとにつけたアルファベットは、寄稿した専門家の名まえのイニシャルで、次のとおり。
HL … Howard Lee
SJ … Stephen T. Jackson
LI … B. Lynn Ingram
JS … John Schwarz
CS … Curt Stager
GS … Graeme L. Stephens
PDW … Paul D. Williams
Continue reading →

• Samuel P. Shen & Richard C. Somerville, 2019: Climate Mathematics: Theory and Applications. Cambridge UK: Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-47687-4 (Hardback). DOI: 10.1017/9781108693882 . ウェブサイトwww.cambridge.org/9781108476874

2019年の新刊。わたしはその年の年末に東京の洋書屋の店頭でみつけた。大学院生の指導をしていたらすぐ買って読ませようと思っただろうが、自分だけが読むのには かさばらないほうがよいので、ディジタル版 (わたしの習慣で Amazon Kindle)を買った。

気候の定量的研究、とくに簡単な気候モデルによる計算と、複雑な気候モデルによるシミュレーション結果の解析などをしたい人のための、数学的手法の教科書だ。数学の分野としては、線形代数、微分・積分、3次元ベクトルの内積・外積・勾配・発散・回転など、初歩的統計学などがある。統計学およびデータの図化の道具としては、プログラム言語 R をつかっている。第1章に出てくるのは、ふつう数学の範囲にはふくめない、物理量の次元と単位のあつかい、そして「次元解析」だ。このような、数学的手法や、物理科学共通の手法は、専門にすすむまえの大学初級の科目として学ぶようになっていることが多いだろう。しかし、(わたし自身、大学初級のころ思ったことだが) 専門としてやりたい課題に関連づけられると手法の勉強をする元気がでるが、手法だけを提示されても元気がでない人が多いと思う。また、手法は理解していても、専門の課題への適用例があるのはたすかる。本書のような本は必要とされていると思う。

気候特有の話題としては、第5章で、エネルギー収支にもとづく(力学をふくまない) 簡単な気候モデルがあつかわれている。第8章では、力学をふくむ大循環モデルの基本となる物理法則である、質量保存と、運動方程式(「運動量の保存」というあつかいをしている。球面を接平面で近似したあつかいなのだ)、そして地球流体特有の概念であるポテンシャル渦度の保存をあつかう。力学がふくまれるばあいのエネルギー保存の議論はみあたらないので、これで大循環モデルの力学部分の要素がそろったわけではないのだが、初級の教科書としてはこのくらいまでがよいと判断したようだ。第10-11章の統計的データ処理の材料としては、格子点化処理ずみの観測データと、観測と数値モデルを組み合わせた「データ同化」の成果である「再解析」プロダクトがとりあげられている。第11章ではとくにデータ値の欠損があるばあいをあつかっている。

Somerville さんは、数値モデルをつかった気候の研究では知られた人で、名誉教授になっているが、UCSDでの教育にはかかわっていて、近くのSan Diego State Universityで教えているShenさんに非常勤で授業をやってもらい、いっしょに本をまとめることにしたらしい。Shenさんは中国で学士、アメリカで博士をとり、カナダなどの大学で数学・統計学を教える職につきながら、研究対象としては気候変化をとりあげてきた。東大の(当時の名まえで)気候システム研究センター(CCSR)に客員としていたこともある(ことが、アーカイブとして残されているCCSRのページを見たらわかった)。

日本語版もあるとよいと思うが、わたしが率先して翻訳しようというほどではない。(いつもよい方法ではないのだが、この本のばあいは)学生がおおぜいいる研究室で分担して翻訳するとよいかもしれない。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。Kindle版をもとにした。MS Windows用のKindleソフトウェアで、本のなかみからのコピー(そしてWindows上のエディタに はりつけ)ができるようになったので、それを利用したうえで編集した。ただし、章・節の番号と題名がくっついてしまって(tabコードがぬけたのだと思う)、あとで空白をいれる修正をした。
Continue reading →

• Syukuro Manabe & Anthony J. Broccoli, 2020: Beyond Global Warming — How Numerical Models Revealed the Secrets of Climate Change. Princeton NJ USA: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-05886-3, 978-0-691-18516-3 (e-book). 出版者サイトのこの本のページ https://press.princeton.edu/books/hardcover/9780691058863/beyond-global-warming

2020年1月の新刊。わたしは、紙の本が日本にとどくのを待ちきれず、ディジタル版 (わたしのいきがかりで、Amazon Kindle)で買って、目次を書きぬき、あちこちめくってみたところだ。この本についてはしっかりした読書ノートを書くべきだと思うのだが、ひとまず速報を出しておく。

真鍋 淑郎さんは、1960-80年代に、アメリカのNOAAのGFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)で、気候モデル(とくに大気大循環モデル)の開発と、地球温暖化 (二酸化炭素などの温室効果気体の増加によっておこされる気候の変化) についての科学的理解について、世界の先頭となって働いた人だ。本書は、真鍋さんの仕事をふりかえるものにもなっているし、地球温暖化に関する科学の総論にもなっているようだ。

共著者のBroccoliさんは、わたしは顔をみたことはあるもののゆっくり話したことはないのだが、名まえはよく知っている。1983年、真鍋さんが(おそらくサバティカルだが日本側では学振による外国人研究者招へいで) 東京大学に滞在されたとき、当時最近の研究の紹介として、氷期の気候のシミュレーション、もうすこし正確にいうと、いまの気候から、北アメリカと北ヨーロッパに大きな氷床があったことだけ条件をかえたら、気候はどうなるかという数値実験の話があった。その計算は、GFDLに就職したばかりのBroccoli さんにやってもらったということだった (のち Manabe & Broccoli 1985 の2つの論文になった)。Broccoliさんは、当時博士課程の院生だったわたしと同年輩のはずだ。真鍋さんがGFDLを退職したころに、BroccoliさんはRutgers大学の教授になった。RutgersのあるNew BrunswickはGFDLのあるPrincetonと同じNew Jersey州にあるから、真鍋さんが日本の仕事をおえてPrincetonに帰ってから、Broccoliさんと話をする機会はおおかったにちがいない。

わたしは不義理をおわびしなければならない。1983年に真鍋さんが東京大学でされた連続講義 (題名は英語で Theory of Climate Changeだった) の講義録をつくって(日本語の題名は「気候変動論」とした。当時のわたしは「変動」と「変化」を区別しようと思わなかった)、本にする価値があるといわれた。1985年にPrincetonの真鍋さんの家にとめていただいたときには、本にしようという意欲があったのだ。しかし、それをなしとげなかった。1993年に、日本気象学会の『気象研究ノート』の『大気・雪氷相互作用』にふくまれた「氷床と気候感度」(阿部 彩子さんと共著)[本文]と「氷期-間氷期サイクルと地球の軌道要素」[本文]で、その内容を使うことはしたのだが。

ありがたいことに、本書の話題は、わたしがやりとげなかった本と、基本的に同じだ。したがって、わたしはこの本が日本語圏で知られるために働きたいと思う。ただし、わたしが翻訳すると言ったら、なかなか進まないままになりそうだ。翻訳のプロに翻訳していただいて、わたしは学術的内容や用語選択についての助言を担当するのがよいと思う。

本書のながれを大まかに追って話題を紹介する。

第1章は序論で、温室効果についての基本概念を説明している。

第2章は、真鍋さんが研究にかかるまでの学説史。とくにアレニウスが二酸化炭素濃度倍増で世界平均気温がどれだけ高くなるかを見積もったこと。

第3章は、鉛直1次元モデル、とくに Manabe & Wetherald (1967)の「放射対流平衡モデル」による、二酸化炭素倍増に対する「平衡応答」。(この「平衡」は熱力学でいう平衡ではないので、わたしが自分のことばで論じるときは「定常応答」と書くことにしているが。)

第4章は、大気大循環モデルの開発と初期の成果。

第5章は、大気大循環モデルによる二酸化炭素倍増に対する「平衡応答」。高緯度で変化が強く出ることなど。

第6章は「気候感度」。二酸化炭素倍増に関する「平衡応答」の数値は、二酸化炭素が地球放射を吸収・射出する効果自体だけでなく、水蒸気、雲、雪氷などの変化をつうじたフィードバックにもよっている。

第7章は氷期(とくに最終氷期最盛期)と現在の気候のちがい。Manabe & Broccoli (1985)では氷床だけを変えたが、氷期と現在(産業革命前)とのちがいとしては二酸化炭素濃度も重要なので、そちらも変えた場合も比較した(Broccoli & Manabe 1987 Climate Dynamics)。

第8章は大気海洋結合モデルによる研究、そして、海洋の「熱慣性」が気候変化におよぼす役わり。

第9章は海洋の深層循環が、寒い気候とあたたかい気候では、どのようにちがってくるか。

第10章は、地球温暖化にともなって大陸上の乾湿がどのように変わるか。気温があがれば、(もし陸上に水があるばあいの)蒸発量はどこでもふえるが、降水は一部分の地域だけに集中してふえて、乾燥地帯ではむしろ減るだろう。したがって乾燥地帯はますます乾燥して、水資源不足や農作物の不作が生じるだろう。ただし、大陸上のどこでひどく乾燥し、どこは無事ですむかの予測はむずかしい。このことは、真鍋さんは1981年ごろの論文でも述べていて、1983年の講義でも話題になっていた。真鍋さんの仕事は自然科学の内にとどまることが多くて政治にはあまりかかわっていないのだが、この件の警告はしたいのだと思う。

折りかえしのあとに、くわしい目次 (Kindle版にもとづく) をつける。
Continue reading →

• 宇田 道隆 編著, 1975: 科学者 寺田寅彦 (NHKブックス 225)。日本放送出版協会, 287 pp.

【本書の執筆者や登場人物などの人名について、原則として敬称略とする。】

わたしは 寺田 寅彦 (1878-1935)については、中学生ぐらいのときに両親からすすめられて岩波文庫5冊本の随筆集を読んで、科学の知識をもった随筆家として認識していた。そのあと東大の地球物理で学んだ。そこには寺田が話題にしていたことに関係があることはたくさんあったし、図書室には著書がいくつかあったが、寺田の直接の影響に気づくことはすくなかった。

その後、小山 慶太 (1995, 文庫版 1998) 『漱石とあたたかな科学』、同 (2012) 『寺田寅彦』[読書メモ]で、物理学者としての寺田の仕事のいくつかについて知ったが、そこでの、X線回折の研究で世界の(最初の発見者にはなれなかったが)先端にいたにもかかわらずそれをやめてしまったという話題からは、寺田は物理の先端からおりて日常に近い問題に目を向けた人、という印象をうけた(小山が寺田をそう評価したといえるかどうかはわからないが)。わたしは、その印象とはちがうことを思った。寺田は、地球物理(地球に関する現象を物理を応用して考えること)では、めだった研究業績を出していないものの、没後の地球物理学の発展につながる本流にいたのだろうと、そのときは根拠なく、思ったのだ。鈴木 堯士 (2003) 『寺田寅彦の地球観』[読書メモ]はそう論じている。しかし鈴木は、(寺田の随筆に出あったあとだが)当時は地球物理とは明確にちがったdisciplineだった地質学を学んだ人だ。もうすこし直接的に寺田と地球物理のかかわりをのべた本を読みたかった。

2014年11月に東京 神保町の古本屋で本書をみつけて買った。ひろい読みしてみると、寺田から戦後に地球物理で成果をあげた人への影響はたしかにあるらしい。しばらく持ち歩くうちに、本が分解してしまった。1970年代のNHKブックスの表紙はわりあい薄い紙で、背表紙もそのつづきなのだ。透明フィルムのカバーがかけられていたがこれは変質してやぶれやすくなる。さらに背表紙に光があたりつづけると のりが変質してはがれやすくなる。わたしはこの本の一部分のページを見うしなってしまった。さいわい自宅の内にはのこっていて、蔵書を移動したときに復元することができた。

2018年7月、地学史研究会で寺田寅彦と気象学のかかわりに関する研究発表があるというので、その話をきくまえに手持ちのこの本を読んでおくことにした。(その発表者のかたの参考文献のうちにも本書があった。) 本書には興味深い事実がたくさん指摘されている。メモをとったら、ブログ記事にするには長くなりすぎた。しかし、多くの内容がすでに高齢の執筆者の回想にもとづくもので、記憶ちがいもあるかと思う。ともかく、2020年2月の時点で要点だと思うことを書きだしてみる。

本書の「執筆者紹介」から、氏名、生年、専攻をぬきだしておく。(ただし玉野は「専攻」を書いていないので経歴のうちから主要とおもわれるものをぬきだした。)
和達 清夫 1902 地球物理学(地震学、気象学)
竹内 均 1921 地球物理学
山口 生知 1894 測地学
高橋 浩一郎 1913 気象学
関戸 彌太郎 1912 宇宙線物理学
畠山 久尚 1905 気象学、地球電磁気学
金原 寿郎 1901 燃焼学
中田 金市 1900 実験物理学
樋口 敬二 1927 氷雪物理学
玉野 光男 1904 (東大航空研究所、商工省、計量研究所長を経て計量管理協会理事長)
田中 信 1904 物理学
三宅 修三 1910 応用電気学
伊東 彊自 1908 大気汚染気象
井上 栄一 1917 乱流(流体力学)
中野 猿人[ましと] 1908 海洋物理学
宇田 道隆 1905 海洋学、漁場学
矢島 祐利 1903 科学史

寺田に指導をうけた人と、直接指導をうけていない「孫弟子」がまざっている。あとがきによれば、1973年に、孫弟子からの要望によって、宇田がよびかけてNHKで「寅彦先生をしのぶ会」を開き、1974年に原稿執筆を依頼したのだそうだ。この「孫弟子」には竹内均がふくまれているだろう。日本放送出版協会で本書の編集にあたった竹内幸彦は(本書の情報ではないが)竹内均の息子であり、当初から企画にかかわっていただろうと思う。要望した孫弟子が複数だとすれば、中谷宇吉郎の指導をうけた樋口敬二もふくまれているかもしれない。

寺田の弟子であり竹内の師匠である坪井忠二が健在だったにもかかわらず分担執筆していない。編者によるあとがきのなかで、坪井が1950年に書いた「伝説寺田寅彦」という文章から、寺田から自分が学んだのは「正統的な古典物理学」だった、という引用がある。随筆からの印象で趣味に走った人だと思われていることへの反論をふくむようだ。わたしも、すくなくとも坪井・竹内につたわった学問伝統は正統的な古典物理学だったのだと思う。

1909年に東大助教授となった寺田の担当分野には実験物理学とともに地球物理学がふくまれていた。その地球物理の内容は当初は海洋物理と気象がおもだった。天文学科の学生だった中野の潮汐による沿岸海洋の「副振動」の研究の指導もした。気象は、中央気象台の人に非常勤で担当してもらうことが多かったが(とくに卒業生の藤原咲平が力をつけてからはそうだった)、本郷の東大理学部で風の観測をした。東大航空研究所の助手になった玉野の最初の仕事はそれをつかった「風の息」の解析だった。(それは1928年に報文になったが明確な成果とはいいがたい。しかし、ソ連のコルモゴロフの確率過程論にもとづく乱流理論は まだなかったのだ。戦後に東大地球物理の大学院で学んだ井上はそれを学ぶことができたのだが。) 東大航空研究所では、回転流体の「Taylor渦」の変種のような実験をした。当時の動機は航空機エンジンだったかと思うが、戦後の(とくに両ケンブリッジやシカゴでの)地球流体力学で重要になる概念を日本の研究者もおさえていたのだといえるだろう。

潮位の観測の解釈は、海洋物理とともに地殻変動にかかわる。山口は副振動から地震による地殻変動のほうに専門をうつした。(なお、本書の山口による章でしめされた地震予知への楽観的な見解は、1975年という時代の産物かと思う。)

関東大震災のあと1923年に東大 理学部 地震学科(これは地球物理学科の前身だが、戦後にいったん物理学科に再統合されている)、1925年に東大 地震研究所ができた。寺田は物理学科の基礎的な講義の担当からはずれて、地震学科で火災論、物理学科で統計現象論の講義をした。少人数の実験の担当は続けた。その主題は、燃焼や放電など、火災にかかわるものでもあり、ランダムなきっかけによって一様性・等方性がやぶれる現象でもあるものが多かった。(本書には学生実験の話題が多いが、追いかけきれない。) 研究の課題も、火災にかかわるものが多い。震災の火事に出あって、物理学によって被害をへらしたいという思いが大きくなったのだろうと思う。

震災後の寺田は、本郷の東大理学部と地震研究所、本駒込の理研、越中島の水産講習所、当初は越中島で1931年からは駒場の東大航空研究所(注: 1939年にできた国の中央航空研究所ではない)を兼任し、それぞれの若手研究者と仕事をしていた。そのうちには、寺田が代表者としてひきうけたプロジェクトでやとわれている人もいたようだ。(研究者はどういうやとわれかたをしていたか? 科学技術史や行政史の課題になると思う。) 寺田は、おそらく路面電車で都内を移動して、各所の研究者の報告を受けて助言していただろう。自分で実験装置にふれる時間はすくなくなっていただろうが、病みあがりの人には重労働であり、寿命をちぢめることになったかと思う。影響力がものすごく大きな人ならば自分のつごうのよいところに実験室をつくることもできるだろうが、中途半端に大きいと、実験室をもち研究者をやとうことのできる複数の機関をかけもちすることになる。指導的研究者のこういう働きかたは2000年代には(すくなくとも地球物理では)ありがちなものになったが、1920-30年代には理解されにくかったかもしれない。

【[2024-02-20 補足] 上記の記述をしたとき、わたしは寺田が東大地震研の教授になったときに理学部教授を辞職していたことに気づいていなかった。(中谷宇吉郎「寺田寅彦の追想」は見たはずなのだが読みとばしていた。) 寺田が多数の仕事を同時に兼任していたというわたしの事実認識は修正する必要がある。しかし、やはり、好奇心のままに研究をしていただけでなく、指導的研究者の職務を遂行していたのだと思う。】

寺田は Wegener の大陸移動説を、対流する「シマ(Si-Mg)」の上にのって「シアル(Si-Al)」が動くととらえ、そのような状況でシアルがわれて日本列島のような形ができることを、流体の上に置いた粉体で模擬する室内実験をおこない、1928年に論文を出した。高橋が写真入りで伝えている(52-54ページ)。ただしその論文の共著者の宮部 直巳の名まえはあげていない。堤 之恭 (2014) 『絵でわかる日本列島の誕生』[読書メモ]に紹介されているのと同じ件である。[この段落 2020-02-17 追加]

寺田はX線回折の研究のあとミクロの物理の研究をすることはすくなくなったが、宇宙線研究者の関戸によれば、寺田は放射線と原子の相互作用にも興味をもちづづけていた。北大に赴任した当初の中谷に学んだ関戸は、その関心をひきつぎながら霧箱の経験もあったので、理研の仁科研究室に採用されたのだった。

折りかえしのあとに目次をつける。部分ごとの執筆者名を「/」のあとにつけた。
Continue reading →

• 中島 淳一, 2018: 日本列島の下では何が起きているのか — 列島誕生から地震・火山噴火のメカニズムまで (ブルーバックス B2075)。講談社, 295 pp. ISBN 978-4-06-513521-1.

2018年10月に出た本。わたしは2020年1月にざっと目をとおした。

プレートテクトニクスを前提として、日本列島付近でおこっている地学現象を解説した本だ。重点は、地震と火山の分布と、そのような分布が生じるしくみにある。第3章には日本列島ができてきた過程の説明があって「付加体」ということばも出てくるが、付加体とはどんなものかのじゅうぶんな説明は見あたらない。堤 之恭『絵でわかる 日本列島の誕生』[読書メモ]が地質学者による本であるのに対して、こちらは地球物理学者による本で、関心がむくところがちがうのだ。

地学概論担当者としてわたしが学生にすすめるのは、第1章のプレートテクトニクスの概説と、第2章の、地球のおおまかな層構造、さらにマントルのうちにはプルーム(plume)とよばれる大規模な構造があること、そのような構造が地震波の観測によってわかってきたことだ。

第4章に、日本付近のプレートの説明がある。本書の著者は、太平洋プレート、フィリピン海プレートのほか、(ユーラシアプレート、北アメリカプレートからわけて) オホーツクプレート、アムールプレートをかぞえる。ただしアムールプレートは「不明瞭」だと言っている。

第5章では海洋プレートがどのように沈みこんでいるのかをのべている。ここで鉱物に水がふくまれることに注目している。

日本付近でおこる地震については、第6章でプレート境界でおこるもの、第7章で沈みこむ海洋プレート(この文脈では「プレート」よりも「スラブ」(slab)という用語が使われる)の内部でおこるもの、第9章で陸側の地殻内でおこるものが説明されている。また第10章では関東地方は3つのプレートが出あうところなので地震の原因も多様であることがとりあげられている。第6章には「スロースリップ」(あるいは「ゆっくりすべり」)と「スロー地震」(このふたつは関連はあるが別の概念とされている)の話もある。

第8章には、日本付近の火山の分布と、火山をもたらすマグマがどのような場でできていると考えられているかの説明がある。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 井田 喜明, 2018: シミュレーションで探る 災害と人間。近代科学社, 165 pp. ISBN 978-4-7649-0563-4.

2018年7月に出た本。わたしは2020年1月に店頭で見つけた。

著者は、火山をはじめとする地球内部の現象について、おもに物理法則にもとづくシミュレーションの方法で研究してきた人だ。著書のうち、地学概論的な講義にあたる本については、この読書メモのブログで紹介したことがある。『自然災害のシミュレーション入門』という本もあるのだが、わたしはまだ読んでいなかった。本書はそれと同じ主題のものだと思うが、前よりも災害の人間側の要因にいくらかふみこんだようだ。

「はじめに」に、本書では「現象の本質にせまれそうな簡単なシミュレーションの例題」を題材にえらんだ、とある。第3章からの各論の図のうち、全部ではないが、計算条件の説明があって出典表示のないものは、著者自身による計算結果にちがいない。それをもたらした現象のモデルの説明は付録にある。ただし付録にある数式は物理量どうしの関係をしめす方程式であって、計算プログラムにするまでにはかなりの作業が必要だ。本書とちがう分野でもよいから何かのシミュレーションをしたことのある先生と、計算機にむかって作業する時間がたくさんある学生が、本書だけで情報がたりなければ参考文献も読んでとりくめば、再現でき、すこし条件をかえて計算すれば、卒業研究ぐらいになりそうだ。(ただし、第3章の気象の計算例は、教科書的な基本事項の再現なので、卒業研究に研究としての新規性を要求される学科では通用しないだろう。気象の予報や研究に使われているモデルを理解するうえでは、このような骨組みだけのものを体験するのはよいことなのだが。) 学生だけでも、いそがしい先生だけでも、そこまでいくのはむずかしいと思う。

「はじめに」の続きにあるように、シミュレーションには、数値天気予報モデルなど、「現象を忠実に表現して予測能力をできるだけ高めようとするもの」もあり、本書はそういうものについては、計算の意図やしくみの解説をした。

第1章は著者なりのシミュレーションとはどういうものかの総論だ。本書ではとくに、人間を対象とするばあいの考えかたとして、ゲーム理論と、agent-based model (「エージェント基盤モデル」という日本語訳はうまくない気がするが) を紹介している。

第2章は災害(おもに自然災害)の基礎知識。

第3章は気象、第4章は地震、第5章は火山噴火、第6章は津波のシミュレーション。

第7章は人間が原因をつくる災害 (過失と意図的なものをふくむ)。爆発と火災はそれぞれ物理現象としての面をあつかっている。テロは人間集団のなかでテロリストがふえる条件をagent-based modelであつかっている。最後の節では『成長の限界』のような、世界全体の人間活動が環境と天然資源の制約をうけることをあつかっている。

第8章は人間の行動、とくに交通渋滞。これは災害と関係ない文脈でもこまったことなのだが、災害のときの避難行動をむずかしくする。シミュレーションのひとつは、人の行動を粒子の運動のようにあつかい、物理的な力のかわりに、それと類推がきく形をした social force がはたらくと考えるものだ。もうひとつは、空間を区画(セル)に分割したセル オートマトン モデルによるものだ。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 堤 之恭 [ゆきやす], 2014: 絵でわかる日本列島の誕生。講談社 (編集: 講談社サイエンテフィク), 181 pp. ISBN 978-4-06-154773-5.

2014年に出た本。わたしは、この「絵でわかる」シリーズには、2018年度から地学概論を担当するようになってから、注目してきた。しかし、日本列島の地史という主題は、わたしの授業の時間内ではあつかえそうもないので (また、高校の学習指導要領では、初級の「地学基礎」ではなく上級の「地学」であつかう材料なので)、あとまわしにしてきた。しかし、日本列島がプレートテクトニクスからみてどういう場所にあるかにはふれないといけない。その参考としてみてみたら、本書第1部はすすめられそうだと思った (わたしにはこの分野の記述の専門的評価はできないが)。

著者は地質学者で、現在は国立科学博物館につとめている。図解はカモシタ ハヤトさんによる。

大きく3部にわかれている。第1部は、予備知識という位置づけなのだと思う。

第1章でプレートテクトニクスを概説する。大陸移動 (本書の表現は「大陸漂移」)、海洋底拡大からの認識の発展を簡単に追ったあと、プレートとはどんなものか、プレートの動きと境界でおこっていること、大陸の離合集散、地震・火山との関係などを説明している。

「プレートを動かす力」のところで、プレートテクトニクスとマントル対流の関係の説明がちょっとわかりにくい。著者は、是永 淳『絵でわかるプレートテクトニクス』[読書メモ]の、プレートテクトニクスはマントル対流が現在の地球でとっている形態だという考えかたには賛同している。他方、マントルが流体のように対流し、プレートはその上に浮いて動くという描像は、海洋底拡大説の時代には正しいとされたが、いまの認識ではまちがいだというのだ。(なお、その説明のところで、プレート運動の駆動力はこれこれだと強調してのべているのだが、その強調が正しいかどうかはわたしには判断できない。本書よりも地球物理としてのプレートテクトニクスを専門とする人の著作物にたよったほうがよいと思った。)

第2章では、プレートのしずみこみ境界に生じる「付加体」を説明する。(わたしが学生だったころ学んだ教材にはなかった概念で、それからできた教材のどれを見たらよいのかわからなかったので、わたしにとっては新しく学ぶところがある。)

しずみこむプレートの上にたまった堆積物が、「上盤」(ふつうは陸側)のプレートの上にのる「かきとり付加作用」が生じる。そのほかに、「上盤」のプレートの下側にくっつく「底付け付加作用」も生じる。(わたしには「かきとり」は直観的に理解できるのだが「底付け」の現場でなにがおこっているかについては説明不足だと感じた。)

プレートのしずみこみにともなって、付加体では変成作用が生じる。それには低温高圧型と高温低圧型がある。(この二つの型が対になった帯ができるということが教科書的知識になってきたが、実際には中間の型もあり、きれいな対になるとはかぎらないそうだ。)

しずみこみ帯には「圧縮応力型」と「伸長応力型」の部分がある。日本列島などの「島弧」は圧縮応力型の場で、逆断層型の地震が発生する。日本海などの「背弧」は伸長応力型の場で、海底地殻が拡大する。

第3章は、岩石や地層のできた年代をきめる方法の概説。

第2部 「「日本列島形成史」の形成史」は学説史。自然科学の入門書でいまは正しいとされていない学説にふれるのはめずらしいが、過去の岩石標本や地質図などの資料をあつかう科学博物館の人にとっては、資料作成者が対象をどのように位置づけていたかは重要なのだと思う。わたしにとっては、興味はあったが、科学史の本にも、過去の地学の教科書にも、手がでなかったところで、入門的に整理してくれたのはありがたい。主題はおもに、山はどのようにしてできたかだ。

第4章は近代地質学のはじまりでの激変説と斉一説の話。斉一説ならば、山がどのようにしてできたかをいまも有効な物理法則にあう形で説明することがもとめられる。

第5章は「地向斜説」と「地向斜造山論」。著者は両者を区別する。地向斜説は19世紀末ごろからあったのだが、日本列島の地史の説明としては1930年代に導入された。代表的文献は 小林 貞一 (編) (1951) 『日本列島地質誌 総論』だ。「地向斜造山論」はそれに「地向斜は地下でできた花崗岩の浮力によって山脈に進化する」という思想がくわわったもので、1960-70年代の日本に独特なものだ。代表的文献は 市川 浩一郎、藤田 至則、島津 光夫 (編) (1970) 『日本列島地質構造発達史』だ。この説にしたがうと、日本海は大陸地殻であったが陥没し、その後に海洋地殻の性質をもったものに変わった、と考えられた。

第6章は認識がプレートテクトニクスにきりかわった過程。日本の地質学者のプレートテクトニクス受容は欧米よりも遅れた。それには「付加体」の概念ができることが必要だった。そして、「コノドント」や放散虫などの化石による年代の証拠のうちに古い説では説明不可能なものがふえて、古い説はすてられていった。

そのほか学説史的話題としては、第1部のなかに、物理学者の寺田 寅彦が、日本海の拡大を想定して、日本列島の島々が分裂していくことを模擬する、糖蜜や水あめを使った実験をした (Terada & Miyabe 1927 東大地震研彙報) という話も出てくる。(1920年代、地球物理学は物理学からまだ独立しておらず、地質学とは離れていた。)

第3部は「日本列島の形成史」。わたしは話題を追いかけきれていない。いちばんの重点は、大陸がわれて日本海が拡大し、東北日本と西南日本がそれぞれ大陸から離れていったこと(第9章)だと思う。東北日本と西南日本の配置について「観音開き」説と「押し出し」説があり、著者はどちらかといえば観音開きに近い折衷説をとっている。

第9章ではまた、「中央構造線」について、九州から関東山地まで追跡可能な低角の衝上断層である「古中央構造線」と、四国中央部から紀伊半島中央部にかけて見られる高角の横ずれ断層である「新中央構造線」に分けられると言っている (わたしにとっては新しい知識だった)。

第10章では、日本列島に、伊豆・小笠原弧、千島弧がそれぞれ衝突したことをあつかう。

第11章では、西南日本と東北日本との間にできた「フォッサ マグナ」をあつかう。従来説にいくらかのみなおしがあることはわかるのだが、現在の代表的知見がどうなっているかはよくわからなかった。

第12章では、西南日本の外帯の秩父帯にふくまれる「黒瀬川帯」がどのようにしてできたものかという謎について。著者は、内帯の美濃・丹波帯にふくまれる三郡・蓮華帯の続きだという解釈がよいとする。

第9章の最後の節に「余談」とことわって、第四紀に日本は大陸と陸つづきだったのか、という話題がある。氷期には、間宮海峡と宗谷海峡は陸であり北海道は大陸と陸続きだった時期があるだろうが、津軽海峡と対馬海峡の水位は微妙なところで、本州や九州が陸続きになった時期があるかどうかは明言できない。

そこに「さらなる余談」があって(145ページ)、産業革命以来の二酸化炭素の増加による地球温暖化について、懐疑的な見解がのべられている。「「現在の温暖化はすべて人類が原因」とする説明は、じつは人類の自然に対する影響力の過大評価、ひいては自然に対する傲慢さを示しているのかもしれません。」ともいう。これは「地球科学は本来、過去を読み解くことしかできませんし、一部おこなわれている未来の予測も、過去の事例をもとにしているにすぎません。」という、地球物理学者とはちがう地質学者らしい科学観にもとづいているようだ。とくに本書第3部は、磯崎 行雄さんが筆頭著者となった3つの文献を主要な参考文献としており、その共著者には丸山 茂徳さんがはいっているから、本書の著者は丸山さんの見解の影響をうけているにちがいない。ただし、丸山さんが寒冷化を断言することがあるのとはちがって、本書のこの部分の論調はひたすら懐疑的である。この部分については、地球物理を学んだわたしとしては、おおまかにいえば「過去の事例をもとにした」とちがった態度による「未来の予測」があるのだと言いたい (それがほんとうに「予測」であるのかについても議論しなければならないが)。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 立正大学 地球環境科学部 環境システム学科 編, 2016: 環境のサイエンスを学ぼう — 正しい実験・実習を行うために — 野外調査/室内実験/機器分析/データ処理。丸善プラネット (発売: 丸善出版), 198 pp. ISBN 978-4-86345-281-7.

2016年4月に出た本。わたしは2020年1月に店頭で見つけた。大学の地学概論の実習をどうするか考えているわたしにとっては参考になる本なので、買った。取りつぎ会社の通信販売サイトを見ると品切れになっている。立正大学以外での需要部数は多くないかもしれないが、実物を見れば買う人はときどきいると思うので、発行をつづけてほしいと思う。

日本の大学で「地球環境科学部」という学部をもつのは立正大学だけのようだ(大学院の「地球環境科学研究科」などの組織はほかにいくつもあるが)。本書はその学部の「環境システム学科」の2015年度当時の教員がおそらく全員で分担執筆したものだ。(この学部には「地理学科」もあり専門の近い教員もいるが、そこの人はかかわっていない。) 2011年に『環境のサイエンスを学ぼう』という本を出したが、それは(わたしは見ていないのだが)この学科の入門的な講義の内容をまとめたものだったらしい。こんどは、野外実習をふくむ実習の課題を本にしたものだ。90の課題が列挙されていて、ひとつの課題がB5判の見開き2ページだ。この長さでは、実習を実行するのにじゅうぶんな知識を書きこめるわけではない。説明文で、方法の原理、具体的な装置の操作方法、結果の例、注意事項などのうちどれが重視されているかは、課題ごとにまちまちだが、それぞれの担当者がつたえる必要を感じた部分をえらんでいるのだと思う。

この学科の学問分野は「環境生物学」「地圏環境学」「環境気象学」「環境水文学」「環境情報学」とわかれているが、本書ではそれがいりまじっている。(目次の各課題の見出しにどの分野にかかわるかの記号がつけられているが、わたしの書きぬきでは省略した。) 「環境生物学」は、陸・海にわたる植物と動物の生態学だ。「地圏環境学」にかかわる実習課題は地質学の基本をおさえているようだ。「環境気象学」も気象学の基本なのだが、野外実習であつかえるのは、地形や土地利用の影響をうけたローカルな気象になる。「環境水文学」は、河川や湖沼もあつかってはいるが、地下水の動きと水質に重点があるようだ。「環境情報学」はリモートセンシングデータの利用をふくむが、ひとつの専門領域を構成するというよりはむしろ、野外調査型の研究をする人にも必要な情報処理能力を身につけさせることをねらった教育分野であるように思われる。

本の第1章は「基本」で、まず、誤差をふくむ測定値の基本的な統計操作。それから、地球上のものごとを地図上にあらわしたものの見かたや作図のしかた。(ここで、地形図と地質図は初歩的な読みかたからはじめているが、天気図はそこを省略して高層天気図の紹介をしている。地上天気図については、環境システム学科にくるような学生はたいてい中学・高校レベルで経験しているという判断なのかもしれない。)

第2章は野外調査で数量を得るためにつかわれる観測機器とその操作。水について、溶存酸素、電気伝導度、pH、空気について、気温・湿度、温熱環境指標WGBT、風向・風速の観測が出てくる。気温・湿度についてはアスマン通風乾湿計がつかわれている。

第3章は野外調査。上にのべた生態学、地質学、気象学、水文学の各分野の調査方法が出てくる。気象についてはパイロットバルーンによる(気球を放球して地上の望遠鏡で追いかける)観測がふくまれている。

第4章は室内実験。大部分は、野外で取得した岩石や、水や、生物標本を観察・分析するものだ。しかし、気象や、水による堆積物の動きに関しては、メカニズムを考えるための水槽をつかった実験もある。

第5章は専門家のいる大学だからこそ持てる分析機器や観測機器について。気象関係ではドップラーライダーと地上気象観測システムが出てくる。この部分は、学生の実習の教材として使える大学はとてもかぎられているだろうけれども、研究成果を読むときには参考になるだろう。これから機器をそろえようとしている人にとっても参考になると思うが、その意味は技術の入れかわりとともにうすれるかもしれない。

第6章は情報処理技術。Excel、R、Maple (数式処理)、ArcGIS (地理情報システム)、Google Earth などのソフトウェアの基本的操作を説明する記事と、分子系統樹、水質、気象などの専門に特化したデータ解析や図示の方法を紹介する記事をふくむ。

折りかえしのあとにくわしい目次をつける。項目ごとに「/」につづけて執筆者を入れた。
Continue reading →

• 山本 義隆, 2018: 小数と対数の発見。日本評論社, 250 pp. ISBN 978-4-535-79813-7.

2018年7月の新刊。あとがきによれば、2014年に出た『世界の見方の転換』 [読書メモ (2022-11-01)] のために調査したが書ききれなかった数学関係の話題を、『数学文化』という雑誌に9回 (4年半)にわたって連載し、それを本にまとめたものだそうだ。『世界の見方の転換』は縦書きで、本書は横書きだ。

わたしは、この著者による科学史の本『熱学思想の史的展開』 (1987, 文庫版2008-2009)、『古典力学の形成』(1997) [読書メモ (2021-01-25)] を読み、かなり影響をうけた。『重力と力学的世界』(1981)、『磁力と重力の発見』(2003)、『16世紀文化革命』(2007)、『世界の見方の転換』(2014)はページ数が多くて読む時間がとれそうもないと思って見送ってきた。2018年から天文の分野もふくむ地学概論の授業を担当することになって、地動説からニュートン力学への知識の発達についてうそをつかないために『世界の見方の転換』などを読もうと思ったが、それよりも優先順位の高いのは、数値を10のべき乗や対数目盛りで表現することについての知識だと思った。2018年9月、その参考になる本をさがしたら、同じ著者の本にいきあたった。

本書では、科学史上の人物のなまえを、本文でも索引でもかたかな表記している。日本語話者が読むのにはよいが、情報をたどるには欧文つづりもほしい。欧文つづりは文献の著者名あるいは書名中のことばとして見つかることもあるが、本書で見あたらずにほかの情報源をさがす必要があることもあった。

2018年中に前半をていねいに読んだのだが、息切れしてしまった。2020年1月に全体をかけ足で読んだ。そのメモをのこしておく。

序章。ここだけは数学ではなく自然科学の話題。『世界の見方の転換』の要約なのだろう。Regiomontanus (バイエルンのケーニヒスベルク出身のJohannes Müller, 1436-1476) が、おそらく中世以後のヨーロッパでははじめて、Ptolemaiosの天文学の(計算技術だけでなく)理論を理解した。それから1世紀半、Keplerにいたって、天文学と自然学(physica)との関係が変わり、physicaが自然学から物理学になった。

さきに第2章の途中まで。(東洋では、1より小さい数も「分、厘、毛…」の、けたごとに名まえをつけるので小数とはすこしちがうもののそれに近い10進表現があった。しかし) 西洋には、10進数による計算がイスラム圏からひろまったが、それはおもに商業数学であり、整数と、小さい整数を分母とする分数があればよく、小数はつかわれなかった (連続量の近似の必要性がなかった)。

第1章。西洋でも天文計算では連続量の近似の必要性があった。そこではバビロニア以来の伝統の60進小数がつかわれた。英語の minute, second のもとの minuta, secundaは、60進の第1段細分、第2段細分であり、かつては 時間のhourや角の度だけでなく、いろいろな量が60進細分された。

Regiomontanus は三角関数表で数値を10進表記した。小さい数に一定の10のべきをかけて整数にしたもので、上位のゼロが空白になっているが、10進小数によるものとだいたい同じ形になった。

第2章つづき。Simon Stevinが1585年に出した『十分の一法』(オランダ語とフランス語)で、十進小数が提案された。ただし表記方法は、けたごとに〇でかこんだ数字をつけた、ちょっと冗長なものだった。

第3章。Stevinがおこした数学の革新としてもっと重要なことが、同じ1585年に出版された『算術』(フランス語)にある。その最初のページで「1は数である」と明言した。それまでの数学では、例外はあるが、数(整数)は2からはじまるとするのがふつうだったのだ。【1960-70年代の数学教育現代化の教育をうけたわたしの知っている用語をつかえば、かけざんの単位元を特別あつかいしないで集合にふくめることにした、ということなのだろう。】また、「数は不連続量ではない」とのべた。ピュタゴラス以来、西洋の数学では、数は整数かその比にかぎられ、連続量は大きさ(長さ、面積)としてあつかわれてきた。Stevinは、数の概念を、連続量を基本とするものにかえた。そして、代数方程式の解を、整数や整数の比で書けないばあいも、十進小数で逐次近似できることをしめした(そこでの表記は分数だったが)。

第4章。小数点をつかった小数の表記は、Christophor Claviusの1593年の天体観測機器の本の三角関数表で部分的につかわれた。John Napierの1614年の対数の『記述』の本(ラテン語)のEdward Wright訳による1616年の英語版で本格的につかわれた。Napierの1617年の計算器具(rod)の本、その没後1619年に出版された対数の『構成』の本でもつかわれている。

Napierは、九九の表をかいた棒(rod)をならべることによる、けた数の多い整数のかけざんを助ける器具で有名になった。(この器具には、たすと9になる数の組を使った検算がしやすいという特徴もある。) Napierは かけ算を速くしたいという動機をもちつづけていた。

この時代、Tycho Braheをはじめとする天文学者のあいだで、かけざんの能率をあげるため、三角関数のたしざんを使う方法がつかわれた。

第5-6章。Napierは、正弦(斜辺の長さが10のべき乗である直角三角形の高さ)の対数の表をつくった。(この対数はだいたい自然対数にあたる。)

第7章。KeplerはNapierの対数を知り、それを天文計算に使いはじめた。また、対数の基礎づけをしなおし、1624年に、三角関数の対数ではない 対数の表をつくった。(これもだいたい自然対数にあたる。)

第8章。Joost Bürgi はNapierと独立に対数を発明した。ただし対数表の出版は1620年となりNapierよりもあとだった。それは逆対数表だが、対数の値をもとめるのに使うことができる。これにさきだつものとして、Stevin が1582年に出した利子表があり、Bürgiはその影響をうけたかもしれないが、その明確な証拠はない。

第9章。Henry Briggsが、Napierとの議論をふまえて、常用対数を考案し、1624年の本『対数算術』(ラテン語)でその理論と計算の実際を説明した。

本書は、Napier, Kepler, Bürgi, Briggs のそれぞれの対数の定義を、いまの数式で再表現して、比較できるようにしている。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →