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船舶・海洋工学の
学問分野解説
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海を計測するってどういうこと?

船舶・海洋工学

海ってすごくきれいだなぁ。そういえば「海の深さ」とか、「波の高さ」とかを聞くけど、そもそも海ってどうやって測るの?

  • 先生!海ってすごいですね!!
  • ワカルくん、急にどうしたの?
  • 最近勉強のストレスがたまってて、気分転換に近くの海を見に行ったんですけど、とっても心が洗われました・・・。けど、そもそ、海のきれいさって測れるんですか?
  • そうだね~。いちばん簡単な指標は、「透明度」といわれる、直径25~30センチメートルの白色円板を水中に下ろし、円板の白色の判別ができなくなる深さを測定した値だね。
  • へ~。じゃあ、濁り具合を調べるのはどうやるんでしょうか?
  • 海の水が濁っているという場合、懸濁(けんだく)物質が原因の場合とプランクトンが原因の場合とあるんだ。懸濁物質というのは、水に溶けずに水中に浮遊している固体粒子のことで、プラスチック類をはじめとしたゴミが主な原因になっている。
  • プランクトンは、リン酸塩や硝酸塩などの栄養塩が下水や農地の肥料などから大量に海に流れ込むことによって発生し、過剰に発生すると赤潮となって海水汚染を引き起こしてしまうんだ。
  • なるほど。・・・ところで、栄養塩の量も測れるんですか?
  • いい質問だね。栄養塩は海中に溶け込んでいる分子だから、計測が難しいのだけれど、これには人には見えない「深紫外線」という光を利用した計測器を使う方法がある。深紫外線を当てると光を吸収するという硝酸や亜硝酸の特徴を生かして、海水中の栄養塩、つまりリン酸塩や硝酸塩や亜硝酸塩を測ることができるんだ。
  • え、光で測るんですか!・・・そっか~、他に海に関して測れるものってなにがあるだろう……。
  • 他には、「潮の流れの速さ」があるね。水深を測ったり、海底や海岸の地形を調べるには超音波を使うけれども、流速を測るためにもやはり超音波を使うんだ。
  • 浮遊物が海水の流れに乗って動くと、返ってくる超音波の波長がずれて、音源が遠ざかるにつれて音が低く聞こえる。この「ドップラー効果」を利用して、どれくらいの速さで浮遊物が動いているのかを調べれば、流速を測ることができるというわけだね。懸濁物質の移動範囲などを予測することにも使えるよね。
  • へー! 海にはいろんな計測方法があるんですね!
  • そうなんだよ。また、シャチや鯨の鳴き声などからその生態を探る方法もあるんだ。海の音響を観測するためにはロボットも使われるんだよ。この音響観測は、鯨類の居場所の把握だけじゃなくて、その行動の変化から海中環境の変化を推定するなど、海全体の生態系の調査にも役立つんだ。
  • なるほど……。海のデータって、海中の生態環境の「変化」も調べたりするんですね。
  • その通り! 例えば、タンカーの重油流出事故が起こったときを考えてみよう。
  • 回収しきれない油に含まれる毒性のある成分がどのくらいの期間・濃度で溶出するかを計算し、生物同士の捕食関係を数式で表した生態系モデルを使って生物への影響をシミュレーションすることで、環境や生態系の回復にはどのくらい時間がかかって、どういう対策が必要かを導くことができるんだ。これを「環境影響評価(環境アセスメント)」という。
  • そんなことまでわかるんですか……!
  • うん。液体や気体の動きを分析する流体力学は、地震が起こった時にどのような津波が襲ってくるのかを予測するときにも役立つけど、海上を進む船の設計にも必要不可欠な学問なんだよ。
  • そうか、船って海の上に浮かんでいるわけですもんね。
  • そう。波の強弱、潮の流れ、風の向きや強さなどで、船の推進力は大きな影響を受ける。だから不安定な海の上で、一定のスピードを保って船を航行させるには、環境の変化に合わせてエンジンの出力を変化させる必要があるんだ。
  • ええ! 今度は風まで計算する必要が出てきた……。
  • その通り! 風、大きくいうと気候を測ることも重要だ。気候要素が数十年単位で急激に変化することを「レジームシフト」と言うんだけど、人工衛星からそのデータを採取してコンピュータで解析・数式することで気候変動の予測をしたり、さらに人工衛星のデータを使って、精度の高い気象予測をすることで船の安全の助けになるんだ。
  • すごい……。海のことを知る上では、どの勉強も無駄にならない気がしてきました。よし! やる気が出てきたぞー!
  • その調子!また勉強がしんどくなったらいつでも話においで。
  • いや、そのときは先に海に行きます。
  • う、海に負けた……。
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