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わらび採り

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自宅近くの秘密のワラビ畑 自宅近くの秘密のワラビ畑 15分ほどの収穫 15分ほどの収穫
いか釣りの師匠がIssaquahのTiger Mountainでワラビを収穫された、とのFacebookに刺激され、例年より1週間ほど早いがくまごろうの秘密のワラビ畑に収穫に行った。15分ほどで写真のような収穫。

これで当分の間酒の肴には困らない。
#自然

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Mercer Island Run

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Mercer Island Run
今日のマーサーアイランドランは6.83 Kmを46分13秒。1キロあたり6分46秒。
#スポーツ

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隅田川ラン

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清洲橋 清洲橋
今朝は約6キロの隅田川ラン。
#スポーツ

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皇居一周ラン

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皇居一周ラン 皇居一周ラン
桜がほぼ満開。
#スポーツ

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Mercer Island 10 Km Run

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Mercer Island 10 Km Run
今年もMercer Island 10 Km Runに参加した。今朝は晴天になったがとても寒く、スタート前は震えていた。タイムは1時間8分21秒。因みに過去の記録は下記の通り。

2017年 1:05:45
2016年 1:06:34
2015年 1:04:01
2014年 1:03:36
2013年 0:58:30
2012年 0:58:51
2011年 1:01:39
2010年 0:56:54
#スポーツ

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くまごろうのサイエンス教室『富士山』

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山中湖に映る富士山 山中湖に映る富士山
標高3776メートルの富士山は日本最高峰であることに加え独立峰として美しい稜線を持ち、霊験あらたかな山として古来より日本人の信仰の対象であるとともに、海外でも日本の象徴として知られている。富士山はここ10万年の間に成長した若い火山であり、また西日本を乗せたユーラシアプレート、東日本を乗せた北アメリカプレート、それに伊豆半島を乗せたフィリピン海プレートが重なり合った世界的に見ても珍しいところに屹立している。

地質学者によれば約2500万年前にフィリピン海プレートが東に移動するのに引きずられてユーラシア大陸の一部が分離して西日本と東日本が形成されたが、約100万年前、北上するフィリピン海プレートに乗った海底火山群が本州に衝突して現在富士山の北北西にある御坂山地、東北東にある丹沢山地、東にある箱根、南にある伊豆半島などが形成された。フィリピン海プレートは北上すると、三つのプレートがぶつかる地点付近では一部は北アメリカプレートの下に、また他の一部はユーラシアプレートの下に沈み込むため、フィリピン海プレートは股裂き状態となってプレートの下にあるマグマがプレートの裂け目から上昇し易い構造になっており、その結果として火山活動が活発になっている。約70万年前に今の富士山の位置付近にあった小御岳火山、東南にある愛鷹山、それに箱根山などが活発な噴火活動を行った。約10万年前、小御岳火山の中腹で古富士火山が噴火し始め、大量の岩滓、火山灰、溶岩などを噴出して標高3000メートルの山体を形づくり、小御岳火山は山頂部をわずかに残して古富士火山に覆われた。小御岳山の山頂部は現在でも富士山5合目付近北側に見ることが出来る。その頃愛鷹山は既に噴火活動を停止していたが、箱根山は大規模な火山活動の結果6万年前頃カルデラが形成され、なおも活発な火山活動を継続していたと考えられている。

古富士火山は断続的に噴火活動を続けていたが約1万年前から噴火が再び活発になり、大量の溶岩などを噴出してそれまでの古富士火山を完全に覆いつくしたので、この時期以降は新富士火山と呼ばれる。新富士火山は約3200年前から2200年前にかけて山頂からの噴火を繰り返したが、約2900年前には大規模な山体崩壊が発生し泥流は御殿場から足柄平野、三島を経て駿河湾に達したと考えられている。山体崩壊に伴う泥流や土石流、それに粘度の低い玄武岩の溶岩流が山体を覆ったので、現在の美しい裾野が形成された。新富士火山の山頂噴火は2200年前が最後で、現在でも富士山の山頂付近は当時の堆積物で構成されている。それ以後は山頂の東南方向と西北方向を結ぶ直線上での山腹での側噴火と呼ばれる噴火が繰り返されたが、これはフィリピン海プレートがユーラシアプレートに沈み込むことにより生じる亀裂がこのライン上に形成されているため、マグマの通り道がこのラインに沿って存在するためである。このような側噴火は40回を越え、奈良時代以降だけでも16回の噴火が記録されているが、これらの側噴火は富士山とその周辺に多大な影響を及ぼしてきた。

奈良時代以後の噴火で特筆すべきは平安時代864年から866年にかけての貞観噴火と、江戸時代1707年の宝永噴火である。800年から802年に起こった延暦噴火については『日本紀略』に東麓での噴火の記載があるものの、最近の地質学的調査により実際は北麓でのマグマ噴出量が8000万立方メートル程度の中規模噴火であったと検証されている。それに対し北西山麓の一合目から二合目付近にかけて発生した貞観噴火はマグマ噴出量が13億立方メートル程度の大規模噴火であったことが地質学的にも検証されていて、約2年に渡って大量の溶岩を噴出して山麓の森林を焼き尽くし、現在の青木ヶ原樹海や、更に裾野に流れた溶岩流が『せのうみ』と呼ばれた湖の大半を埋め尽くしてその一部を精進湖と西湖として残した。なお本栖湖も数千年前はせのうみとつながっていたが、北西部にある大室山の噴火に伴う溶岩流で分かれたと考えられている。因みに本栖湖、精進湖、西湖は溶岩層で互いにつながっているため、三つの湖の水位は同じである。

宝永噴火は1707年12月16日昼前に東南の五合目付近で発生したが、富士山の一番最近の噴火であり、2週間に及ぶ噴火の被害は甚大だった。この噴火に先立つ10月28日、東海地方にマグニチュード8.7の宝永地震が発生し、建物の崩壊や津波で大きな被害が発生した。その49日後、宝永噴火が起こり東側の山麓にある地域は噴石、火山礫、火山灰で家や田畑が埋まり、また酒匂川では火山灰の堆積により水位が上昇したため堤防が決壊して水没する村が続出した。約90キロ離れた江戸では噴火開始後3時間ほどで火山灰が降り始め、初めは白い灰が、後には黒い灰が5~10センチ積ったという。宝永噴火でのマグマ噴出量は貞観噴火の約半分である7億立方メートルと推定されており、この規模は西暦79年の古代ローマの都市ポンペイが完全に埋まったベスビオス火山噴火や、1980年のアメリカワシントン州のマウント・セントへレンズ噴火と同等である。火口から約10キロ東方にあった須走村では火山噴出物が3メートル近く堆積して村は消失したが、富士山麓はもちろん、江戸でも主に火山灰による被害が多く発生した。

当時と比べ人口が多く都市機能が近代化された首都圏では、もしも宝永噴火と同規模の噴火が起こればその被害は比較にならないほど甚大である。降り積もる火山灰の厚みが数ミリメートルでも自動車、鉄道、航空機などの運行に支障をきたす。また火山灰が雨に濡れると電線の絶縁性が低下してショートを起こし送電が困難になる。更に上下水道が閉塞したり、人畜に健康被害をもたらす。防災科学技術研究所は火山噴火の前兆を検知するために地震計、GPS,傾斜計、ひずみ計などを多数設置して富士山の動きを常時観察しているが、地下15キロ付近を震源とする低周波地震が頻繁に観測され、この付近でのマグマの移動を示している。宝永噴火から300年以上経過し、富士山が再び噴火する恐れがあるため、内閣府は関係地方自治体や国の防災関係機関による富士山火山防災協議会を設置して、被害想定、防災対策、ハザードマップ作成などを行って噴火被害を最少にするための活動を行っているが、火山灰のハザードマップによれば宝永噴火と同等の噴火では首都圏でも10センチ程度の降灰が予想されている。

世界遺産に指定されている富士山が、突然われわれに牙を向けることなく、その美しい姿をいつまでも保ち続けてほしいと願うのは日本人共通の願いであろう。
#科学

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ランニング

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今年のマーサーアイランド10キ... 今年のマーサーアイランド10キロラン
ランニングのトレーニングのために6.5~8キロのコースを例年90回近く走っているが、今年は右ひざの痛みや11月以降の天候不順のため77回しか走ることが出来なかった。週2回として年間104回走れば100%だが、74%では少し反省が必要だ。

ペースも最近は1キロ7分を越えることが多く、確実に6分台で走っていた今年前半がうらやましく感じる。今日は今年のラストラン、8キロを58分12秒で走った。3歳の孫娘が今年1キロランにデビューしたので、数年のうちに一緒に5キロ位走れるだろう。

毎年12月には翌年のマーサーアイランドレースを申し込むが、10キロ走る自信が揺らぎ5キロにするか迷う。昨日、思い切って10キロにエントリーしたので3月18日には10キロ完走するぞ!
#スポーツ

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くまごろうのサイエンス教室『EV-電気自動車』

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2017年ニッサンリーフS E... 2017年ニッサンリーフS EV(ニッサンウェブサイトより借用) 2017年テスラモデル3 EV... 2017年テスラモデル3 EV(Wikimedia Commonsより借用) 2017年トヨタプリウス PH... 2017年トヨタプリウス PHV(トヨタウェブサイトより借用) トヨタミライ FCV(トヨタウ... トヨタミライ FCV(トヨタウェブサイトより借用)
中国政府は今年、2019年に国内で販売する販売台数の10%以上を新エネルギー車とすることを自動車メーカーに義務付けることとした。新エネルギー車にはバッテリー式電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、燃料電池車(FCV)などを含むが、充電出来ないハイブリッド車(HV)やバイオエタノール・天然ガスなどを燃料とする低CO2車は含まれないという。

イギリスやフランスも2040年までにガソリン車やディーゼル車の販売を全面的に禁止する意向であり、オランダやノルウェーは2025年以降のガソリン車やディーゼル車の販売禁止を検討し、ドイツでも国会で2030年までにガソリン車などの販売を禁止する決議が採択された。更に今年、インドでも2030年までに販売する車をすべてEVとする目標を表明した。これに対し日本政府は2030年までに新車販売の20~30%をEV・PHV、30~40%をHV、3%をFCVとする目標を掲げている。

このようなEVへの転換は大気汚染や二酸化炭素の削減をうたい文句にしているが、いくらがんばっても欧米や日本にガソリンエンジン技術が追いつかないからEVで自動車の世界基準を奪いたい中国や、ディーゼルエンジン排気ガス不正問題でディーゼルエンジン市場に見切りをつけたドイツなど、政治的・戦略的な意図も見え隠れする。今騒がれているEVだが、本当に将来の自動車の本流としてやってゆけるのだろうか。技術的に検討してみよう。

EVではガソリン車やディーゼル車に必要なシリンダーブロック、シリンダーヘッド、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、吸排気バルブ、点火プラグなど部品点数が数千点に及ぶエンジンが不要である。またラジエター、オイルフィルター、複雑な変速機、排気ガス浄化装置・マフラーなどの装備もいらない。逆にEVで必要な部品は電池、モーター、電池に蓄電された直流電力を目的とする周波数の交流に変換しモーターの回転数を制御するインバーター、制御用CPUなどであり、部品点数は大幅に削減される。

EVのモーターとしては高性能なネオジム磁石をモーター回転子に埋め込んだ交流永久磁石型同期モーターが一般的だが、小型で高出力、低速域での短時間に最大トルクを発生させる性能、高速域での最大出力で広範囲な可変速運転性能、無負荷または軽負荷時の低損失性能に優れているためである。このタイプのモーターはHVであるトヨタプリウスでも採用されているが、1997年のモデルでは4枚のネオジム磁石を回転子に埋め込んだモーターであったが、最新モデルでは16枚埋め込まれており、燃費や出力は格段に向上している。テスラは発売当初高性能スポーツカーとして売り出したので、高回転領域での性能の優れた交流永久磁石型誘導モーターを採用している。モーターは自動車メーカーのコンセプトによりモーター1台で動力と発電機を兼用するモデル、モーターを2台設置して動力と発電を分離するモデルなどがある。将来は小型のモーターをそれぞれのホイール内に設置して各車輪が独立駆動するモデルも提案されている。

モーターの制御に必要なのがインバーターである。これは電池からの直流電流を交流に変換し、かつ周波数や電流を制御することにより動力である交流モーターの回転数を制御するものである。また減速時にモーターで発電した交流電流を直流電流に変換して電池に充電する機能もになう。インバーターの性能がEV、PHV、HV、FCVの燃費や熱効率を左右するため、自動車メーカーは高性能インバーターの開発に努力している。

EVで大きなコスト要因となるのが電池だ。リチウムイオン電池が主流だが、新エネルギー・産業技術開発機構(NEDO)によれば2015年の電池容量1KWHあたりのコストが約40,000円であり、当時のニッサンリーフは24KWHの電池を搭載していたので電池だけで96万円もかかっていたことになる。空気抵抗、車両重量などのデザインによるがEVの1KWHあたりの走行距離は5~7Kmであり、自動車として通常必要な一回の走行距離である200Km走行を可能にするためには28~40KWHの電池を搭載する必要がある。2018年型ニッサンリーフSは40KWHの電池を搭載して241Kmの走行を可能にしているが、当時より価格が低減しているとはいえ電池は100万円を超えると思われる。NEDOの車載用電池開発ロードマップによれば2020年代末まではリチウムイオン電池の性能向上に努め、2030年代以降は1KWHあたりの原価が10,000円代の次世代電池の実用化を目指している。

EVで使用する電池のエネルギー密度(単位重量あたりの出力)がリチウムイオン電池では現在160~180WH/Kgだが技術革新が進んでも250WH/Kgが限界であり、推定でニッサンリーフSは車両重量1,490Kgに対し電池重量230Kg、テスラModel 3では1,611Kgに対し277Kgとなる。PHVであるトヨタプリウスPHVは電池は推定49Kgだが、モーターに加えエンジンも搭載しているので車両重量が1,530Kgとなり、EVとPHVでは車両重量については大差ないと言える。NEDOは全固体型電池、正極不溶型リチウム・硫黄電池など次世代電池により2030年に700WH/Kgのエネルギー密度を目標としている。

車載用電池の寿命については高温・低温での使用、急速充電の頻度、放電状況などにより変動するが、2017年型ニッサンリーフは8年間・160,000km走行、テスラSは8年間・走行距離無制限の電池保証がある。リチウムイオン電池は充放電を繰り返すと劣化し交換が必要となるが、その費用はニッサンリーフの場合600,000円と発表されている。

車載用電池の充電時間はニッサンリーフでは高速充電では80%まで40分、標準仕様の3KW普通充電では16時間かかる。高速充電は短時間で充電出来るが電池の温度が上昇して寿命を短縮する恐れがある。戸建て住宅の場合には自宅に充電器を設置して駐車中に時間をかけて充電することが可能だが、集合住宅で充電設備がないところではどのようにEVの充電を行うか考慮する必要がある。

EVは電動のため走行中に二酸化炭素を排出しないが、充電の元となる発電の際に二酸化炭素を排出している場合が少なくない。ある研究機関によればエネルギー資源の採掘から走行段階まで(Well to Wheel:油田から車輪まで)の総合的な二酸化炭素排出量はある同一重量区分ではEVが130g/Kmであるのに対し最新型のガソリン車では150g/Kmであるという。これは発電方法を世界平均値である原子力11%、火力67%、水力16%、その他6%に基づいて試算している。中国のように二酸化炭素排出量の多い石炭火力発電が全発電量の75%の場合にはEVの方がガソリン車よりも環境に優しくないことになる。

最新の大型火力発電所ではLNGを使ったコンバインドサイクルでは熱効率52%を達成し、1,700℃級ガスタービン技術開発により57%の実用化を目指している。他方石炭火力発電では大型設備で45%を達成しているものの一般的には40%である。自動車用エンジンの熱効率は30%代の時代が続いていたが、最近のトヨタHVエンジンは41%を達成し、FIA(国際自動車連盟)が開催する世界耐久選手権に出走しているトヨタTSO50では50%近くまで向上している。マツダやニッサンでも高効率なガソリンエンジンを開発している。これらの事情を勘案すると、火力発電所、特に石炭火力発電所で発電した電力を配電して走るEVは必ずしも環境に優しいとは言えない。

EVの実用的自動車としての問題点は走行距離、充電時間、そして電池の寿命である。走行距離を伸ばすには搭載する電池の容量を大きくすれば可能だが、大型のトラックやバスでは十分な走行距離を確保する電池は大きくなりすぎて実用的ではない。今年11月に発表されたテスラの大型トレーラーは640Kmの走行が可能とのことだが、30分で充電するためには1,600KWの電力が必要で、これは欧米の平均的な住宅3,000~4,000戸が30分に消費する電力に相当するという。HV、PHVではEVの問題は回避出来るが、FCVの場合は燃料である水素を供給する設備が必要となる。これらを総合的に考慮すると、将来は近距離走行を目的とする場合はEV、充電設備が十分でない山間僻地などを走行する機会が少なくない一般的な自家用車にはHVやPHV、長距離トラック・バス、路線バスなどは水素ステーションを整備してFCVを採用するのが適切ではないだろうか。
#科学

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木を切るビジネス

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マドロナの大木の伐採(2009... マドロナの大木の伐採(2009年8月)
2009年にバックヤードの木が大きくなり過ぎ、嵐の時に危険なので木の伐採業者に依頼して何本かの大きな木を切ってもらった。写真は高さが20メートルを越えるマドロナというアメリカ西海岸特有のツツジ科の大木を伐採しているところで、登って作業中の職人と較べれば木の大きさがわかるだろう。この他直径40センチはあるカナディアンメープルも数本伐採してもらった。

わがやにはこれらの他にも大きなカナディアンメープルが何本も自生しており、当然のことだがこれらの木は毎年育ってゆく。伐採業者にはこれが目の付け所で、わがやはこの業者の優良顧客リストに記載されているらしく、毎年のように枝落しや伐採の誘いが来る。数年前にはやむを得ず家の上に覆いかぶさるような枝を10本程度切ってもらったが、高所での作業であり、それなりの道具と経験がなければ枝落しは不可能だ。この程度の作業でも$1,000近くの費用がかかりバカに出来ない。

マーサーアイランドに限らずこの地域には庭に大きな木がある家は珍しくなく、また冬時に襲う嵐では倒れてきた木で家や車が破損するようなニュースが時々報じられるので、大きな木のある家の所有者は伐採を考慮せざるを得ない。庭の木が育つという弱みのあるわれわれを相手にしたビジネスは派手な事業ではないが、この地域では今後もそれなりに成り立ってゆくのだろう。
#自然

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柚子

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収穫した柚子の一部 ゴルフボー... 収穫した柚子の一部
ゴルフボールよりはずっと大きい。
2014年春に手に入れた柚子の木はその年の秋には実がならなかった。冬の間室内に移して育てた甲斐あって2015年秋には15個の実をつけた。日本の柚子に較べればゴルフボールより少し大きい程度の小ぶりだが、香りは立派に柚子そのものである。冬の間室内に移すのはやや過保護ではないかと思い、その年の冬は鉢の外側に断熱材をぐるぐる巻きにしてそのまま大きな鉢に入れ、風が当たらず日当たりの良い場所に置いて越冬させた。春には若葉が育ち無事シアトルの寒さに耐えた様子で2016年秋にも20個程度の収穫があった。この年も前年同様断熱材ぐるぐる巻き作戦で越冬させ、今年はなんと30個以上の収穫であった。

わがやの柚子作戦は2010年正月に遡る。埼玉に住む兄が庭に植えた柚子がたくさん実を付けたとのこと、その実を使った柚子料理や柚子湯の写真を送ってきたのがきっかけだ。シアトルでは宇和島屋に行けば何でも日本食の材料が手に入る、と思っている人が多いが、柚子はほとんど手に入らない。一時期柚子が店頭に並んだこともあったが、1個$20では手が出ない。それで柚子の木を買って自分達で育てることにしたが、少しだけ実をつけても越冬出来ず、既に4本枯らしてしまった。柚子は耐寒性がある数少ない柑橘類で病気にも強いとの情報を信じたが、樺太並みの緯度であるシアトルで寒風にさらすのは厳しすぎたのかもしれない。

2014年に入手した柚子は初年度こそ過保護にしたが、翌年から冬の寒さにさらし、少しづつ鍛えてきた。今年9月には鉢を置いているところに大きめの穴を掘り、プラントソイルをたっぷり入れて柚子の木を地面に植えた。これから幾久しく秋に収穫をもたらしてほしい、と祈っている。

収穫した柚子は冬の間、お吸い物に入れたり、柚子味噌にしてふろふき大根や大根と鶏肉の柚子味噌煮にして楽しむつもりだ。
#園芸

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