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1999-01-30[n年前へ]

渡り鳥の秘密  share on Tumblr 

3000kmの彼方へ

 先日、福島のいわき市の近くに友人を訪ねた。その近くで、はるか海を渡ってきた白鳥の群れを見た。そこでどこから来るのかとか、どうやって来るのかなどの話をした。大体、以下のような疑問である。

  • Q.1:海を渡るのにどの位の時間がかかるのか?
  • Q.2:位置(あるいは方向)はどのように認識するのか?
  • Q.3:どこから来るのか?
  • Q.4:なぜ渡るのか?
 Q.4の「なぜ渡るのか?」については不問にしておく。「進化の過程で渡った方が有利(安全性、食料獲得面)だったから」というような答えもあるだろうが、実証は困難だろう。確かめようがないのなら、しょうがない。

Q.3のどこから来るのかについては、仙台市科学館の中のGooseSchool(http://www.smus.city.sendai.jp/goose/home.html)に簡単な説明があった。そこにガンの「渡り」の地図が示してあった。その図を引用させて頂く。いや、もちろん「白鳥でなくガンであるし、そもそも飛んでくる場所が違う」のはわかっている。しかし、先の疑問の「どこから来るのか」はべつにいわき周辺の白鳥にこだわった疑問ではないのだから、他の場所の他の動物でもいいのだ。

(画像リンク先は仙台市科学館 http://www.smus.city.sendai.jp/)
右のガンの到着地(あるいは出発地)は伊豆沼(仙台と一関の中心辺りに位置する)という場所である。ちなみにいわき市は伊豆沼の下の地図の下端あたりである。
さて、残る疑問は、
  • Q.1: 海を渡るのにどの位の時間がかかるのか?
  • Q.2: 位置(あるいは方向)はどのように認識するのか?
である。
このGooseSchool(http://www.smus.city.sendai.jp/goose/home.html)には「渡り」をどのように行うかという簡単な説明がある。それによれば、
  • A.1: 人工衛星用位置送信機を取り付け経路を追跡した結果では2日間で2000kmをノンストップで渡り続ける。
  • A.2: 時間は体内時計で知り,方向は星や太陽で分かる。鳥はコンパスや六分儀のような能力を両方持っている。
と記述されている。2000kmというのがどこからどこまでとは記述されていないが、右の地図のそれぞれの起点であるシベリアのチュコト地方と伊豆沼は200kmより遥かに離れていることから、北海道からカムチャッカ半島の間を指しているのだろう。おそらく、北海道とカムチャッカ半島の間の海上ではノンストップで渡るということだろう。ガンと白鳥の間にそれほどスピードの違いはないだろうから、Q1:海を渡るのにどの位の時間がかかるのか? に関しては疑問は解けた。しかし、Q2:に関しては簡単な答えすぎて、まだまだ知りたくなる。私は測地学講座という名前の研究室に在籍していたので、当然の疑問だ。

 そこで、簡単に手に入った

  1. 「鳥の渡りの謎」 (ロビン・ベーカー著 網野ゆき子訳 平凡社発行 ISBN4-582-52717-5)
  2. 「鳥学の世界へようこそ」 (ディヴィッド・ラック著 蓮尾純子 訳 平河出版社ISBN4-89203-192-5)
という本で調べてみる。「鳥の渡りの謎」は Robin, Baker, Bird Navigation: the solution of a mystery? (1984) を訳したものであり、「鳥学の世界へようこそ」はDavidLack, Enjoying Ornithology (1965)を訳したものである。原著の発行時期の違いなどから、「鳥学の世界へようこそ」はかなり資料としては古い。それでも、とても面白い。高校、大学の教養課程、あるいは専門課程の入門書としてはとても良さそうだ。

 「鳥の渡りの謎」の原著の表現では「渡り」を"navigation"と表現し、「鳥学の世界へようこそ」の原著の表現では"migration"と表現しているのも視点の違いとして面白い。

 さて、この2冊の本はいろいろな実験を行った論文を引いて、「渡り」に関しての実証を行っている。動物が絡んだ実験は、実験の精度を高めることがなかなか困難に思えるが、そこはしょうがないだろう。というわけで、必ずしも実験が信用できるわけでもない。特に磁気に関する実験に関して精度の低さを感じる。

 しかし、今回は自分で実験も解析もしていないので、簡単なまとめだけにしておく。

  • 鳥(種類、地域、条件)により「渡り」の際に使用する航法(navigation)は異なる。
  • 方位を頼りにするやり方も、位置を頼りにするやり方もある。使用されるのはどちらか片方のみというわけでもない。
  • 位置のセンサーとしては、目印、音、におい、磁場*、重力*
  • 方位のセンサーとしては、太陽の位置、光の偏光パターン、星、月などの位置、地磁気*
*ここらへんは個人的には疑問に思う。

 さて、今回は下調べばかりであった。これでは、いけない。いけない。自分で実験もしなければ意味が無い。というわけで、近日中にある実験をする予定である。

1999-02-26[n年前へ]

ヒトは電磁波の振動方向を見ることができるか?  share on Tumblr 

はい。ハイディンガーのブラシをご覧下さい

- はい。ハイディンガーのブラシをご覧下さい -
(1999.02.26)

リチャード・ファインマンの本の中で次のような問題があったように思う。
「偏光板がフィルターが一枚だけある。その偏光フィルターの偏光方向をどのようにして知れば良いか?」
その本の中での答えは、
「物体の反射光を偏光フィルターを通して見てみる。」
だった。ブルースター角で入射した光の反射光は、入射面に対して電場の振動方向が垂直になっている、ということを利用するわけである。

分かりやすいように、偏光フィルターを通してみたガラスの反射光をデジカメで撮影してみる。左が反射光を通すような角度に偏光フィルターを回したものであり、右が反射光をカットするような角度に偏光フィルターを回した場合である。この左の場合、すなわち、反射光が一番通過している角度から液晶の偏光面がわかるわけである。

ガラスに映った夕景を写したもの。偏光フィルタの角度を振った。


ところで、このようなファインマンが示したような方法を用いなくても、そもそもヒトは電磁波の振動方向を見ることができるのである。以前、「渡り鳥の秘密- 3000kmの彼方へ - (1999.01.30) 」の中で「鳥は太陽の位置、光の偏光パターンを位置のセンサーに使う」という話があった。ヒトも同じく光の偏光方向、すなわち、電磁波の振動方向を見ることができるのである。鳥はどう見えるかは私にはわからないが、ヒトならば自らが実験台になれるので、電磁波振動方向をどう見ることができるか調べてみたい。というわけで、「渡り鳥の秘密- 3000kmの彼方へ - (1999.01.30) 」の中で「近日中にある実験をする予定である」と書いたものが今回の確認実験である。なお、光の進行方向と磁界の振動方向を含む面を「偏光面」、電界の振動面を含む面を「振動面」と呼ぶ。

電磁波の振動方向をヒトが見ると「ハイディンガーのブラシ "Haidinger'sBrushes"」というものが見える。それを知ったのは、いつものごとく「物理の散歩道」からである。網膜に複屈折性があるために「ハイディンガーのブラシ」が見えるのだという。

私はこれまで、「ハイディンガーのブラシ "Haidinger's Brushes"」を見たことがない。いや、正確に言えば意識したことがない。そこで、判別しやすいように直線偏光を用意してやることにした。そこで、東急ハンズで偏光フィルターを買ってきた。

そして、空を見てみる。もちろん、偏光の偏りが強い、太陽を中心にして90度の角度をなす同心円方向である。詳しくは、

などを参考にして欲しい。これも、結局は「ブルースター角で入射した光の反射光は、入射面に対して電場の振動方向が垂直になっている」せいである。これらからわかるように偏光を認識できると太陽を中心とした同心円が空にはっきり映し出されて見えるのである。渡り鳥はおそらくそれも認識できるのだろう(鳥の種類により、遠い所を見る際には偏光を認識できるが、近い距離では認識できないなどあるらしい)。

さて、ヒトである私は、空を眺めて格闘すること5分程で、「ハイディンガーのブラシ"Haidinger's Brushes"」がわかるようになった。私が見たハイディンガーのブラシ"Haidinger's Brushes"を示す。

私が見たハイディンガーのブラシ "Haidinger's Brushes"

この絵で太陽の方向は右上であり、偏光面は次の絵の青の矢印方向になる。

ハイディンガーのブラシと光の偏光面の対応

というわけで、ヒト(少なくとも私は)電磁波の振動方向を見ることができるのである。慣れてしまうと、白い紙を見つめているときなども(条件によっては)見えるようになる。色を扱う人は意識すると面白いと思う。

ところで、偏光フィルターがどういうものか知らない人のために、NotePCの液晶に偏光フィルターを重ねた写真を示す。

偏光フィルタを液晶に重ねたところ。右と左は偏光フィルターの角度の違い。

なぜ、こうなるかわからない方は、

などを参考にして欲しい。液晶ディスプレイの構造がわかると思う。

そして、面白いことに気づいた。NotePCの液晶からの光は直線偏光である。ということは、NotePCの液晶にはハイディンガーのブラシが映っているのである。正確に言えば、NotePCの液晶を見ているあなたの視界の中央には、ハイディンガーのブラシが映っているのである。と、気づいてみると確かに見えている。

というわけで、液晶ディスプレイを使用している方はハイディンガーのブラシを見て頂きたい。以下のやり方がわかりやすいと思う。

1.このWindowを最大化する
2.下へスクロールして画面を真っ白にする。
3.液晶ディスプレイ(NotePC)を回転させる。
4.画面(視点)の中央に(視点に対して位置が)動かない黄色いもやが見えるはず。もちろん、回転はする。
 液晶ディスプレイやヘッドマウントディスプレイ(HMD)を色々見てみたが、どれにもハイディンガーのブラシは存在していた。視界の中央に不思議な十字架のように現れているのである。現代の液晶技術が負う十字架である。
誰もが、目の前にあるのにそれに気づかないというのも、実に面白い。まるで、「青い鳥」のようである。そして、そういうことはとても多いのではないかと思う。それはそれで面白い話だ。

- それでは、ハイディンガーのブラシをご覧下さい -






































2015-09-05[n年前へ]

「鳥の渡り」と「季節表記」に悩む…の巻  share on Tumblr 

 鳥の「渡り」に関する説明文を書こうとして、安易に「多くの渡り鳥は、○が近づくと北に向かい、□が近づくと南に向かう」とタイプし始め、この○と□に何を入れれば良いのだろう…と悩んでしまった。なぜかというと、本当は7月とか1月とかいう時期を入れたいのだけれど、数字を入れると厳密過ぎる。かといって、「夏」とか「冬」とかいう言葉を入てしまうと、夏冬といった季節と月は北半球・南半球の間で正反対になってしまうので、何だか現実と上手くあてはまらなくなってしまうからだ。

 現象はとても単純で、北半球が暖かい時期は(それをローカルに夏と呼びたくなるけど、そういうわけにはいかない)渡り鳥は北に向かい、南半球が暖かい時期は(それを冬と呼びたくなるけれど、以下同文)彼らは南に向かう…というだけだ。ただ、その時期を大雑把に表すのに「上手い言葉」が見つからない…のである。

 気のせいかもしれないけれど、大雑把と客観的という言葉を兼ね備えた言葉は、何だか少ない気がする。大雑把な言葉はえてして主観的で、客観的な言葉は必要以上に定量的で…その中間的な言葉をわたしたちは上手く持ち合わせていないような気がする。

「鳥の渡り」と「季節表記」








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