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1999-01-30[n年前へ]

渡り鳥の秘密 

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。

2002-10-20[n年前へ]

街の灯 (City Light) 

人口密度と夜の光

 先日、こんな綺麗な画像を教えてもらった。人工衛星(DMSP)から撮影された地球の夜景だ。世界中の色々な街が光り輝いていて、とても美しい景色が見える。この下に貼り付けてある写真はとても小さい写真なのだけれども、オリジナルの写真を眺めていると、色んな国の街の灯が目の前に浮かび上がってくるかのように美しい景色に見える。
 

人工衛星(DMSP)から撮影された地球の夜景( City Lights )
( http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020810.html)

 他にもこの衛星を利用した画像は眺めることができて、例えば画像サイズが(30000×15000)なんていうものさえ眺めることができる。そんな大きな画像だと、世界中に散らばる「それぞれの街の灯」がそれぞれ別に浮かび上がってくるようにさえ見える。そんな夜景の世界地図を「何て美しい景色なんだろう」とワクワクしながら、自分がよく知っている日本列島周辺を眺めていると、何だか不思議な景色が目に入ってきた。何だか眺めている景色の中に小さな違和感が見えてきたのだ。おそらく、日本周辺を眺めてみればきっと誰でもその不思議な景色に気づくに違いない。
 

日本周辺の夜景

 そう、朝鮮半島が何だか少しヘンなのである。韓国と中国の灯に挟まれた辺り、つまりは北朝鮮が真っ暗なのだ。「光り輝く」「偉大なる首領様」のいる国とは思えないくらいに真っ暗なのである。ワタシは「偉大なる首領様」はてっきり無意味に飾ることが大好きなのかと思っていたが、どうやら東京電力のでんこちゃん並に省エネ・電気の節約に励んでいるのだろう。北朝鮮は省エネ先進国だったのである。あるいは、もしかしたら北朝鮮は中国の奥地並みに人口密度がとても低く、街なんかほとんどなくて、だから夜の街の灯なんか無いだけなのかもしれない。
 そうでないとしたら、この夜景はとても何か不安になる景色だ。

 そこで、「世界の人口密度分布」を眺めてみることにした。それが下の世界地図画像である。灰色の地域は人口密度が低くて、白色が中くらいの人口密度で、紫色の地域はとても人口密度の高い地域だ。
 この世界の人口密度分布を眺めてみると、北朝鮮は決して人口密度が低いわけでなくて、単に「人口密度の割に夜の街の灯はとても暗い」ということが判る。北朝鮮には多くの人が住んでいてきっと多くの街があるにも関わらず、夜の街は真っ暗なのだ。そんな不安になる国が、「光り輝く」「偉大なる首領様」のいる国だったのである。
 

世界の人口密度分布

 ところで、そんな「人口密度の割に夜の街の灯はとても暗い」地域は決して北朝鮮だけではないだろう。日本のように「人口密度が高くて夜の街の灯も輝いている」わけではない場所が世界中にはたくさんあるはずだ。人工衛星から撮影された地球の夜景地図では、そんな「夜の街の灯がとても暗い」地域は見えてこないのだけれども、世界地図の中には、そんな地域が散らばっているはずだ。

 世界地図の中に散らばるそんな地域を目の前に浮かび上がらせるために、最初の画像「人工衛星から撮影された地球の夜景」と「世界の人口密度分布」の二枚の画像を利用して、画像解析により「人口密度に対する夜の街の灯の明るさ」を算出してみた。それが下に示した画像だ。ここで、黄色で示した地域は「人口密度の割に夜の街の灯はとても暗い地域」で、紫色で示した地域は「人口密度は高く、夜の街の灯も輝いている地域」である。

 黄色い地域は北朝鮮のように「人は多くいるのに夜は真っ暗で華やかな街の灯りなんかない」地域で、紫の地域はアメリカやヨーロッパ、そして日本のような「人口密度の割に夜の街の灯りが輝いている」地域である。
 

「人口密度に対する夜の街の灯の明るさ」

黄色の地域: 人口密度の割に夜の街の灯はとても暗い地域
紫色の地域: 人口密度の割に、夜の街の灯も輝いている地域

 こうしてこの結果の世界地図を眺めていると、アフリカを中心としてアジア周辺にも「人口密度の割に夜の街の灯はとても暗い地域」が広がっているようすが見えてくる。特に、「人工衛星から撮影された地球の夜景」では闇に埋もれていたアフリカの辺りがこの世界地図の中では黄色くはっきりと浮かび上がってくる。
 

 「人工衛星から撮影された地球の夜景」=「街の灯」を一番最初に眺めた時には、こんな黄色い地域は見えなかった。明るく綺麗な夜景は見えていたけれど、こんな「多くの人がいるのにとても暗い地域」はあの写真には写っていなかった。少なくとも私には見えていなかったように思う。
 だけど、今は最初に眺めたあの「地球の夜景」の写真の中からだって、とても綺麗なだけの「地球の夜景」とは少しだけ違う「街の灯」が見えてくるような気がする。そう、ちょうどチャップリンの「街の灯」に登場する花売り娘、見えなかった目が治り、見えていなかった景色を目の前にした娘のような気分だ。少しだけ夜目がきくようになった私には、前とは少し違うそんな「街の灯り」が見えるような気がする。人工衛星からの写真には写っていなかった「街の灯」が見え宇ような気がする。 あなたはどうですか?あなたは見えるようになりました?

"You can see now?"

2002-10-26[n年前へ]

世界を映す玉手箱 

掌の上の不思議な世界

 先日、人工衛星から撮影された夜の地球を眺めてみた。そんな夜の地球で輝いている「街の灯」を眺めていると、そんな宝石のような地球を自分の掌の上に載せて眺めてみたくなる。夜の「街の灯」できらめいていたり、人が住んでいるのに真っ暗だったりする、そんな小さな地球を作ってぼんやりと眺めてみたくなる。

 そういえば、一年近く前に「小さな掌に未来の地球儀をのせて」でメルカトル図法の地図画像から正二十面体展開図を作成して、小さな正二十面体の地球儀を出力するソフトウェア"Icosahedron"を作ったことがあった。このソフトとプリンターがあれば、色んな地図から掌に載る小さな地球を作ることができる。そして、自分の掌の上で小さな「夜の地球」を眺めてみることができる。
 

"Icosahedron"で作った「小さな正二十面体の地球儀」

 そういうわけで、夜の地球の画像を"Icosahedron"で読み込んで「小さな正二十面体の地球」を作ってみたのだけれど、その作業の途中で"Icosahedron"をいじって、

  • うっかりミスのバグ修正(メルカトル→正二十面体展開図変換が間違っていた)
  • のりしろ部分をきちんと描くようにした
  • ソフトから直接印刷もできるようにした
  • Susieプラグインに対応
という辺りを少し手直ししてみた。下はその新しい"Icosahedron"の動作画面だ。
 
正二十面体展開図作成ソフト"Icosahedron"の動作画面
  1. Loadボタン → メルカトル図法で描かれた画像ファイルを読み込む 
  2. Resizeボタン → 作成する正二十面体のサイズを決める。プリンタでの出力解像度、正二十面体の直径を決める。 
  3. Convertボタン → 正二十面体の展開図を作成する 
  4. Saveボタン → Windows Bitmapファイルとして正二十面体の展開図を保存する 
  5. Printボタン → プリンタで印刷する


 ところで、地球を中心にして地球を全周囲から眺めた様子を二次元に投影したものが地図だけれど、その全く逆のことをしたものがある。それはパノラマ写真である。何故なら、パノラマ写真は「世界の何処か一点を中心として、その点から全周囲を眺めた様子を二次元に投影したもの」であるからだ。つまり、「何処かを周囲から写したものが地図」で「何処かから周囲を写したものがパノラマ写真」であるという違いだけで、その二つはほとんど同じものだ。だから、パノラマ写真を元にして、Icosahedronで正二十面体を作ってみても、ちゃんとした世界ができあがる。

 例えば、パノラマ写真を元にして、"Icosahedron"で「とても巨大な正二十面体の展開図」を作って、景色が印刷された面を内側にして「人が入れるほどの巨大な正二十面体」を作ってみれば、それは即席のパノラマ上映館となる。そしてまた、逆に景色が印刷された面を内側にして「小さな正二十面体の展開図」を作って組み立ててみれば、それは周囲を全ての景色をまるで鏡のように映し出す不思議な水晶玉のようなものができあがることになる。外に向かって「何処かから見た外側の景色」を映し出す不思議な水晶玉ができあがることになる。

 結局のところ、数学的に言えば「巨大なパノラマ館」と「小さな水晶玉」の違いは曲率の符号が反対、というだけである。「巨大なパノラマ館」の場合は曲率がプラスで「世界が閉じて」いて、「小さな水晶玉」の場合は曲率がマイナスで「世界が開いて」いて、そして「正二十面体の展開図」の場合は曲率が0で「世界が平坦」だというだけの違いにすぎない。だから、「巨大なパノラマ館」はその中に向かって「何処かから見た外側の景色」を上映しているけれど、「小さな水晶玉」の場合はその外側に向かって「何処かから見た外側の景色」を上映している、ということになる。「巨大なパノラマ館」を"insideout"にひっくり返してみれば、世界が開かれた「小さな水晶玉」に変身するというだけだ。
 

 以前、「箱根の湖尻から眺めた早朝の世界」をパノラマ写真にしたことがあったが、試しにこのパノラマの景色を映し出す小さな水晶玉を作ってみよう。
 

箱根の湖尻で眺めたパノラマの世界

 上の「箱根の湖尻から眺めた早朝の世界」を閉じこめた「小さな正二十面体」が下の展開図だ。これを組み立てさえすれば、小さな正二十面体の中に「ある場所から眺めた世界」が映し出されることになる。ちょうど、透き通った水晶玉を通して色々な場所からみた景色を眺めるように、この小さな正二十面体を覗けば「箱根の湖尻から眺めた早朝の世界」を眺めることができる。
 

眺めたパノラマの世界を小さな正二十面体に閉じこめた

 そしてまた、小さな正二十面体に閉じこめることができる世界はパノラマ写真に限らない。例えば、「自分の周囲を描いた絵画」であっても構わないだろうし、あるいは「自分が描いた何か」であっても良いと思う。そんなものを小さな水晶玉に閉じこめてみれば、その水晶玉は「自分の描いた世界」を外側に向かって映し出し始めるのである。

 例えば、エッシャーの「夜と昼」を正二十面体の世界に閉じこめてみたのが、下の展開図だ。これを組み立てれば、エッシャーの描いた世界が、エッシャーの描いた「昼と夜」が小さな正二十面体の中から映し出されることになる。これを組み立てた正二十面体を覗いてみれば、不思議なエッシャーの世界を色んな方向から眺めることができるのである。
 

エッシャーの世界を小さな正二十面体に閉じこめる
"Day and Night"
「エッシャーの昼と夜の世界」

 こんな風に、色んな画像から色んな「世界を映す玉手箱」を作ってみて、例えば「何処か旅先で撮った写真」や、例えば「誰かと撮った集合写真」や、例えば「自分の描いた落書き」や、色んな何かで小さな正二十面体を作ってみれば、きっと何か世界を写す小さな玉手箱ができあがると思う。その人だけの「その人の世界」を外に向かって映し出す小さな水晶玉ができあがるに違いない。正二十面体に閉じこめられた、だけど外に向かって開かれた、そんな世界を眺めてみるのはきっととても面白いことだろう。

 もしも、あなたがそんな小さな正二十面体を作ってみたなら、ぜひぜひその「世界を映した玉手箱」を写した写真をにも送ってもらえるとうれしいです。そんな小さな世界の展覧会も開いてみたい、ですしね。

2005-10-26[n年前へ]

「街のコンビニで周辺地図をプリントしよう」 

平林 純@「hirax.net」の科学と技術と男と女/Tech総研 Tech総研ブログ街のコンビニで周辺地図をプリントしよう〜「宇宙を飛ぶ人工衛星から眺めるGoogle Map」と「街角にあるコンビニでプリントする地図」を書きました。
 まだまだ「コンビニ・プリント地図」の使い勝手には改善の余地があるように思えますが、それで、やはり便利そうなサービスに思えます。それに、「街角のコンビニと地図プリントの組み合わせ」には、とても多くの可能性があるように思えますね。

 「宇宙を飛ぶ人工衛星から眺めるGoogle Map」が生まれ、「街角にあるコンビニでプリントする地図」が始まり、そして、次はどんな地図サービスが生まれてくるのだろうか?

2006-02-18[n年前へ]

Google Maps Nighttime! 

 人工衛星から見た夜の景色も眺めることができるGoogle Maps Nighttime!. 色んな「街の灯り」が見えてきそうです。
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