• 保坂 直紀, 2003: 謎解き 海洋と大気の物理 (ブルーバックス B1414)。講談社, 282 pp. ISBN 4-06-257414-4.

2003年に出た本。わたしは、2006年に[読書ノート] を書いた。気候システムに関する授業の参考書としてすすめるために読みかえしたので、もうすこしくわしく紹介しておきたい。

本書は、海洋と大気の運動(海流や風)についての基礎知識を紹介する読みものである。どちらかというと海洋に重点があるが、なるべく両者に共通する話題をあつかっている。話題の順序はかならずしも体系的ではない。たとえば大気の話は第1章からでてくるが、大気全体の概観は第5章のはじめのあたりででてくる。しかし海洋と大気の循環を理解するうえで大事な概念がつめこまれていて、読者が興味をもちやすい形で提示されている。

本書を書いたきっかけのひとつとして、地球温暖化についての基礎知識を提供することがあったようだが、地球温暖化の話題をもちだすのは第7章と終章だけにして、それがあってもなくても通用する本にしている。

序章では、海によって運ばれた物の話から、海の流れの話題に導入する。

第1章では、海流と大気の流れ(とくに中緯度の上空の西風の「ジェット気流」)とを簡単に紹介し、液体と気体のちがいはあるが、流体の運動として共通のとらえかたができるという。海洋や大気に働いている力として、地球の重力、圧力、浮力をあげる。【理屈をいえば、浮力は上下の圧力のちがいのあらわれというべきだと思うが、本書では浮力を圧力と別にあつかっている。専門家も「浮力」ということばをつかうので、圧力をもちだす場面をうまく限定すればこれでよいのだろう。】 本書でいう「深層」ということばが水産でいう「深層水」とおなじ意味でないという注意もある。

第2章では、海洋と大気のおもなちがいをあげる。第1に密度だ。気体の密度は圧力によって大きくかわるが、液体の密度はあまりかわらない。しかし、くわしいことをいうと海水の密度は一様ではなく、温度と塩分によってかわる。純粋な水の温度と密度の関係は4℃以下で逆転があるが、海水ぐらい塩分があるとこの逆転はない。第2の要因を本書では「比熱」としていて、比熱容量は単位質量当りの熱容量だが、ここで話題になっているのは、日変化または年変化にかかわる熱容量 (比熱容量に質量をかけたもの) が海は大気よりもけたちがいに大きいことだ。第3は粘性だ。【ただし本書の話題の範囲では海水と大気の粘性のちがいがきいてくる話はないようだ。】

第3章では、まず、北太平洋 (黒潮をふくむ)、北大西洋、南太平洋などに共通に、上からみて北半球では時計まわり、南半球では反時計まわりの「亜熱帯循環」があることをしめす。つぎに、地球が自転しているので、地球上の物体の運動を考えるときは「コリオリの力」という見かけの力を考える。海洋や大気の運動は、だいたい、圧力勾配とコリオリの力がつりあった「地衡流」の状態にある。亜熱帯循環は、海面がもりあがって圧力が高くなったところの まわりをまわっているのだ。なぜもりあがるかというと、海面で海水が風にひきずられると、地球の自転があるので、水のうごきが風とはちがう向きになっていく、「エクマンらせん」というしくみがある。

第4章では、赤道付近の海洋と大気の相互作用をふくむ振動現象である「エルニーニョ」の話をする。そして、エルニーニョ現象との関連で大気中にあらわれやすい(ただしかならずあらわれるわけではない)パターンの話になる。たとえば「PJパターン」は、エルニーニョの逆の「ラニーニャ」の状態の夏におこりやすく、日本に暑い夏をもたらす。

第5章は、コリオリの力が緯度によってちがうこと【第4章のおわりに予告的に書かれている「コリオリの力が変化する」という表現はわかりにくいと思うが】 によっておこることとして、海流の「西岸強化」(たとえば、北太平洋の西の端近くの黒潮が、東の端近くの海流よりも集中した強い流れになること)と、大気にも海洋にもある「ロスビー波」という波動が紹介される。

第6章は海洋の深層の循環。その流れは遅いので直接測定はむずかしい。海水中の成分、とくに溶存酸素や放射性核種(炭素14、トリチウム)の分布から、北大西洋北部でしずみこんだ水が千年以上かかって北太平洋にまでひろがっていることがわかってきた。

第7章は気候の変動・変化。氷期サイクルの話題もあり、二酸化炭素の増加による地球温暖化の話題もある。研究の道具としてコンピュータによるシミュレーションが重要だ。シミュレーションをやってみると、あたえられた条件が同じでも、黒潮が大蛇行するか直進するかのどちらもおこりうる「多重解」がある。現実の地球の気候に多重解があるかはまだよくわからないが、イワシの漁獲の変動をきっかけとして海洋の数十年の時間スケールでの変動をしらべると、複数のおちついた状態のあいだを急にジャンプするような現象がみられる。

終章では、現代の社会の中で、政策をきめるうえでも、科学的な問題、しかも、きちんと結論がでておらず研究がつづいているような問題をあつかう必要が生じている、という。そこで重要なのは、専門家がこれまでに得た結論よりもむしろ、考えかたのすじみちだ。

著者は、大学院で海洋物理を専攻していたが、修士をとったあと博士課程を中退して新聞記者になった。あとがきで、本書は「気持ちのうえでは…「博士論文」」だと言っている。いまの制度では、本書のようなものを書いても博士になれない。著者はのちに科学ジャーナリズムを研究する論文を書いて博士号をとっている。しかし、わたしからみると、著者は、その研究論文よりも本書のような知識普及書で評価される人だと思う。研究成果による博士とは区別されるべきだと思うが、科学コミュニケーション活動の専門性をもった人も博士と同等の価値のある資格がみとめられるようなしくみがあるべきだと思う。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。

== 目次 ==
まえがき
もくじ
序章 海洋と大気の世界へようこそ!
– – ブイに託されたメッセージ
第1章 海流と気流は兄弟
– 1-1 海流の姿
– – 北太平洋にある海流のループ
– – 黒潮は海上の大河
– – なぜ、海のなかに川があるのか?
– 1-2 大気の姿
– – もうひとつの巨大な流れ
– – 「川の流れのように」ではなかった
– – 水と空気の共通項
– 1-3 流れとはなにか?
– – 水をかたまりにわけて考える
– – かたまりが少しずつ変化する
– – 基本はニュートン
– – 重力イコール万有引力
– – 浴槽の水に働く力
– – 入浴すると働く力
– – これでもおなじ「深層水」?
– – ワカサギ釣りは浮力のおかげ
– – 流体力学の奥深さ
第2章 海と大気の違い
– 2-1 違い・その1 密度
– – まじりあわない海と大気
– – 「密度」を理解する
– – 密度をきめる塩加減
– – じつは不思議な物質 = 水
– – それでは、大気の密度は?
– – 機内にもちこんだスナック菓子は……
– 2-2 違い・その2 比熱
– – 甲府の気候が厳しいのは……
– – 海は熱の貯蔵庫
– – 水と空気に潜む熱
– – 台風はなぜ発生するか
– 2-3 違い・その3 粘性
– – こすって引きずる力
– – 『ミクロの決死圏』は可能か?
– – 流体力学を地球にあてはめる
[コラム] レイノルズの相似則
第3章 海流と気流のシステム
– 3-1 世界の海流の特徴
– – 海流を俯瞰[ふかん]する
– – 共通点がみえてきた
– 3-2 見かけ上の力
– – 回転する台の上でボールを投げると……
– – なにがボールを右に曲げたか?
– – ずれたのは、ボールかキャッチャーか?
– – 場所を変えて投げてみた
– – 回転が逆の場合は?
– – 赤道上のキャッチボール
– – コリオリの力の正体
– – 遠心力を体感ドライブ
– – ふたつの力の共通項
– 3-3 海流に働くコリオリの力
– – つるつるの斜面を進む
– – 谷底に落ちない理由
– – 海流が流れる理由
– – 北半球の流れを見立てる
– 3-4 大気に働くコリオリの力
– – 高気圧と低気圧
– 3-5 らせん
– – なぜ海面は盛りあがるのか
– – らせんを作る力
第4章 エルニーニョを解く
– 4-1 そもそも、エルニーニョとはなにか
– – 神の子のいたずら
– – 赤道でも
– – 海水の二層構造
– – 赤道沿いは「西高東低」
– – 女の子もいる
– – リンクする海と風
– – 表裏一体
– – 新聞報道におけるエルニーニョ
– 4-2 エルニーニョがもたらす影響
– – もたらされた異常気象
– – 異常気象を引きおこす理由
– – PNAパターン
– – PJパターン
– – ラニーニャは台風がお好き
– – コリオリの力が変化する
[コラム] 天候デリバティブ
第5章 自転する球体
– 5-1 地球上を流れる
– – 時速1700キロの「無風状態」
– – 大気の構造
– – 北極と赤道の回転はどう違う?
– – 北極から赤道へいく
– – 「自転」のマジック
– 5-2 西側にできる強い流れ
– – なぜ黒潮は強いのか?
– – 西岸強化を引きおこす力
– – 気流にも
– – 西向きにだけ伝わる波
– – ロスビー波とは
– – 風呂の水を排水したときの渦は、どちらまわり?
– – 風の影響をうけない流れ
[コラム] オゾンホール
第6章 深層循環のメカニズム
– 6-1 世界をめぐる悠久の旅
– – 海から海へ
– – 深層海流の流れを測る
– – 測定のかぎをにぎる物質を探る
– – 測定にぴったりの物質があった
– – 悠久の流れ
– – 沈みこみを測る
– 6-2 深層海流がもたらす影響
– – 北海道より北にあるロンドンが暖かいのは?
– – もし、湾流がなかったら……
– – 現在、氷河期?
– – 気候変動の大スケール
第7章 海が語る地球の気候
– 7-1 気象を分析する
– – 「気候」と「気象」の違い
– – それでは「天気」は?
– – 気候変動の原因は?
– – ミランコビッチだけではない
– – コンピューターは強い味方
– – 犯人は二酸化炭素?
– 7-2 気候を予測する
– – 100年後の気候を知ろうとすれば……
– – 地球科学の総力戦
– – バタフライの呪縛
– – 地球の気候は多重解?
– – 冷たい海水の潜水艦
– – イワシが高級魚になる日
– – ジャンプ
終章 社会と科学とのかかわり方
– – まずは、科学に接してみよう!