宇宙旅行が現実味を帯びてきた現代。多くの人が宇宙旅行に憧れるだけでなく、実際に宇宙旅行(無重力体験)を経験する人も出てきた。

そんな憧れの宇宙旅行、壮大な光景や未知の感覚が我々を待っているだろうが、実はとんでもない現象が人間に襲い掛かってくる。

それが宇宙酔いと呼ばれる症状だ。地球上では、あらゆるものが重力によって地球に引き寄せられていて、仮に地面が存在しなければ、我々は毎秒9.8mのスピードで地球の中心に落下していくことになる。

一方、宇宙空間には重力が存在しない(月や衛星にはそれぞれの重力が存在する)。そして、人工衛星・宇宙ステーションが地球の軌道上を周回する際には重力と遠心力が釣り合うことで無重力状態となる。宇宙旅行が実現した時、宇宙船が何も無い宇宙空間を飛行している場合も同様だ。

人間が無重力状態におかれた場合、頭痛・吐き気・嘔吐を伴った宇宙酔いになりやすい。厳しい訓練を積んだ健康な宇宙飛行士でも60～70％が宇宙酔いを経験するといわれ、この原因こそが無重力なのだ。

人間の耳の奥には耳石器(じせきき)という器官があり、平衡感覚を司っている。これは地上で人間がバランスを保つのに欠かせないのだが、無重力空間では耳石器が機能しない。これによって人間は自身がまっすぐに立っているかどうかわからなくなり、脳が混乱することで宇宙酔いが発生する。

人間は地球の重力を前提に進化した生物なので、重力の無い宇宙空間に適応するのは決して楽ではない。

この宇宙酔いに酷似している症状が高山病だ。空気の薄い高地では頭痛や吐き気を催すことがあるのだが、同じ高度で数日間生活していれば体が徐々に適応していくことでも知られている。宇宙酔いも同様で、宇宙空間では耳石器に頼らず視覚で上下の位置感覚を掴めるようになり、徐々に宇宙酔いが克服できるという。

宇宙船に乗りながら美しい色を見て寛ぐというのは簡単ではないのだ。

現在の宇宙旅行はわずか数分の無重力状態であり、むしろ宇宙酔いよりも飛行機酔いの方が心配かもしれない。

空に浮かんでいる月を見ると地球との違いを感じることがある。空に浮かんでいる月を見ると地球との違いを感じることがある。

太陽の光を反射して黄色く光るその姿はとても美しいのだが、実際の月は地球のように青くない。まるで殺風景な岩石に星全体が覆われたような光景で、月面着陸を果たした際の映像からも明らかに不毛な地であると想像できる。

そんなこともあって、月はすでに死んでしまった物静かな天体というイメージが強い。しかし、その考えが覆されるかもしれない発見が相次いでいることを知っているだろうか。月は数億年前に活動を終えた天体である。これは最近まで一般的だった学説だ。

その根拠は、月に水が存在しなかったと考えられてきたためで、水が存在しないので生命誕生の痕跡も存在しないという至極当然そんな説一般的だったのだが、そんな説が覆されるかもしれない発見があったことはあまり知られていない。

2009年10月、NASAの観測衛星エルクロスが月の南極付近に観測器を衝突させたところ、舞い上がったチリの中に水蒸気が含まれていることを確認した。2010年には更なる詳細を発表し、それによると、月の表面には氷という形で水が存在するだけでなく、ガスやチリの中にはサハラ砂漠よりも多くの水分が含まれているという。

月の内部には豊富な水が現存する可能性もあり、月は地球と同じように生きた星であると判明したのだ。

月が地球のような生きた星である理由はもう1つある。月震の存在だ。

月震とは地球の地震と同じ現象で、アポロ計画の際に月に設置された地震計によって8年間10ヶ月の間地震観測を行い、その間1255回の月震を記録している。800～1000ｋｍ地下の深い場所で発生するマグニチュード1～2の月震は地球や太陽による潮汐力が原因で、300km地下の浅い場所で発生する月震はマグニチュード3～4の強めの揺れで、こちらの原因は判明していない。一説によると月の内部で何らかの活動があり、それが強い月震を誘発しているのではないかと考えられている。

ちなみに、月は10億年前に火山活動が停止したとされてきたが、最新の調査によって、マントル最深部は今でも高温を保って軟らかいことも判明している。月の内部が躍動する理由も先述したように地球の引力が関係している可能性が指摘されていて、月と地球の関係を知る重要な手掛かりになろうとしている。

空に浮かぶ不毛な衛生。実は地球と同じように生きた星なのだ。

昭和時代の大気汚染が酷かった頃に比べれば大分綺麗になった東京の空。

それでも夏には光化学スモッグ警報が発令されるように、決してかつてのように(大気が汚染されていなかった時代)きれいな空気ではないのだが、冬の時期を迎えると空気が若干綺麗になることもあり、夜には美しい星を眺めることが出来るようになる。

星空観測で日常の疲れを癒そう。東京の夜空は真っ暗という表現が1番似合っている。

その理由は、町中に建物や街燈が立ち並び、あまり澄んでいない空気や雲に反射して空全体が明るくなると同時に、本来姿が見えるはずの星の光が周囲の明るさで霞んでしまって、雲の裂け目は星も見えないくらい空間のように見えるからだ。

それでも冬の時期には空気が澄んでいることもあり、1年を通して最も大生の星が観測できる季節だ。

主に流星群でお馴染のオリオン座を筆頭に多くの星々が観測できる。

比較的明るい星は普段空を見上げればいくつか目にするかもしれない。確かにあまり数は多くなく、美しい星空と表現するには少し物足りないかもしれないが、実際の東京上空には我々が思った以上の星空が広がっているのだ。

暗闇に慣れていない肉眼で確認できるのはこの程度(多くの人は普段明かりの中で星を見上げていたり、実際に少し暗い場所まで繰り出すことは殆どない)。

しかし、少し暗い場所へ行って目を慣らせば、東京でもとても美しい空に巡り合うことが出来る(ここまで多くの星の撮影には特殊なレンズが必須になるが)。



暗い場所とは可能な限り周囲に光がない場所で、晴れた日の夜のように空全体が暗い日が望ましい。


普段疲れて地面ばかりに目が行っている人も多いだろう。そんな時は足元ではなく、空に光る星々を眺めてリラックスしよう。空の星々が日常の悩みやストレスを少しだけ小さくしてくれるはずだ。

アメリカでは民間企業による宇宙旅行が計画されるようになる等、人類と宇宙との距離は確実に縮まっている。

現在の宇宙旅行とは、高度100kmを超える高さに達した後に数分間の無重力空間を体験できるツアーである。

これを聞くと、地上100kmが宇宙なのかと思えるが、実は機関によって地球と宇宙との境は曖昧なのだ。
ソ連人宇宙飛行士のガガーリンが1961年4月12日に人類初の有人宇宙飛行に成功して以来、2012年時点までで約1000人を超える人々が宇宙へと飛び出している。

そんな宇宙と地球の境目は何処なのだろうか。

地球の大気圏は、地上から順に対流圏・成層圏・中間圏・熱圏に分類されている。

対流圏とは雲が発生する層のことで、赤道付近では地上から上空18kmまでを、極地では地上から上空8kmになる(日本では季節によって若干の変動があるものの、おおよそ上空12km程度まで)。地球の大気の80%が対流圏に存在し、地上から離れる程気温が低くなる。

成層圏とは、地上12km～50km程度の範囲で、ここでは対流圏とは逆に高度が上がるにつれて気温が高くなる。人間にとって有害な紫外線をシャットアウトしているオゾン層が存在する範囲も成層圏で、この範囲を宇宙の手前と勘違いしている人も多い。

中間圏とは、地上50～80kmの範囲で、対流圏と同じく高度が上がるにつれて気温が下がり、中間圏最上部の高度80km付近ではその気温も氷点下80～90度になる。

熱圏とは、地上80～800kmまでの広い範囲で、高度が上がるにつれて気温は上昇する。太陽からのエネルギーを直接受ける範囲なので、2000度の高温に達する空間もある。また地球観測用衛星が浮いていることも多い。

本来の宇宙空間とは熱圏よりも上空のことなのだが、便宜上は上空500km(衛星が浮いている位置)よりも上空を宇宙と呼ぶことが多く、NASAでは同じく便宜上上空100kmを宇宙と呼んでいる。

人間の宇宙旅行は地上から100km上空でのこと。本当の宇宙はまだまだ先であり、現在の宇宙旅行は本来の宇宙旅行ではなく、あくまで熱圏旅行のようなものなのだ。

ダークマターという物質の名前を聞いたことがあるだろうか。

直訳すると暗い物質という意味を持つダークマターは、正体不明ながらその存在が確実視されている物質である。

今後宇宙に関する新発見の際には耳にする機会も多くなるだろう。
宇宙空間には人間には見えないナニカが存在すると考えられてきた。

1970年代になって銀河系の観測が進むと、銀河の内部と外部でその回転速度があまり変わらないことが明らかとなり、その原因として挙げられたのが銀河外縁部に存在するナニカである。

観測が進むと、銀河系の回転以外にもナニカの存在を思わせる現象(光の歪み)が明らかになり、さらには宇宙が存在するためには質量を持った見えない物質の存在が必要不可欠であるという考え方が一般的となり、その正体不明の物質はダークマターと呼ばれるようになった。

ダークマターは宇宙全体の密度の約4分の1(26.8%)を占めているとされ、残りの73％の内、既知の物質が4.9%、ダークエネルギーという正体不明のエネルギーが68.8%である(宇宙を構成する物質の大部分は正体不明ということになる)。

ダークマターの正体についてはさまざまな説があり、候補とされて考えられていたのは黒い天体(白色矮星・黒色矮星・中性子星・ブラックホールのように星の一生を終えた天体)と呼ばれるものだったのだが、黒い天体の質量ではダークマターの存在を証明するには少なすぎることが判明し、現在は否定的な見解が多くなった。

そこで新たに登場したのが、モノポール・ニュートリノ・アクシオンといった物質がダークマターの正体だとする説だ。その中で最も有力視されているのがニュートラリーノという素粒子である。

ニュートラリーノは超対称性理論という理論において存在が予言されている物質で、科学者はダークマター＝ニュートラリーノであると考え、様々な実験や調査を行ってこの物質を見つけようとしている(ニュートラリーノの存在は今も確認されていない)。

ダークマターの正体については多くの研究者達が盛んに研究を行っているが、その結果、可視光だけでなく電波・赤外線・紫外線・Ｘ線・ガンマ線などの電磁波では観測できないこと、既知の物質とは相互作用しないことが判明している。

2007年にはハッブル宇宙望遠鏡とすばる望遠鏡によってダークマターの分布が画像化された。

近い将来、ダークマターの正体が明らかになるだろう。

宇宙の始まりはビッグバンという現象だと考えられている。

多くの人はそれを聞いて「ビッグバンの前には宇宙空間は存在したのだろうか」という疑問を持つが、実際には想像も付かないので考えることを止めてしまう場合がほとんどだろう。

そんな宇宙が始まる前の世界を知ることは不可能なのだろうか。
今から137m億年前にビッグバンという現象が起こったことで宇宙が誕生した。

多くの人が知るこの現象であるが、それ以前に宇宙はどのような空間だったのだろうか。ビッグバンによって宇宙空間が誕生したのだから、それ以前には空間も何も存在しないと考えることも出来るが、何もないところから1兆度ものエネルギーを放出する爆発が起こるだろうか。

では宇宙の前には何かが存在したのだろうか。そしてそのさらに以前には何が存在したのだろうか。これでは堂々巡りになってしまい切りが無いので、科学の世界では宇宙が誕生する以前の世界のことを無と呼んでいる。

ビッグバンが起こる前には時間も空間も無い無の状態が存在したと考える。これでは宗教のような言い訳に聞こえてしまうかもしれないのだが、このように定義しなければ宇宙の始まりを説明出来ないのだという。

ではどのように無の状態からビッグバンが起きて宇宙が誕生したのだろうか。これには世界的な研究者達も頭を抱えている問題だ。

アレキサンダー・ビレンキン博士によると、ビッグバン以前の宇宙は文字通り無の世界だったが、トンネル効果という量子論の中で使われる理論を用いることで、突然大きさを持ったものが誕生し、その影響によってビッグバンが起こったと考えられるという。

スティーブン・ホーキング博士は、数学の虚数を使ってビッグバん以前の宇宙を説明している。虚数とは2乗することでマイナスになる数のことで、虚数の時間で宇宙の種のようなものが発生し、それが実数の時間になって今のような宇宙が誕生したという。ちなみにこの理論は多くの学者達に支持される程に筋の通った説だとされている。

一方、仮にこれらの説が正しかったとしてもそれを証明することは困難であるという意見も根強い。あくまで人間の頭で構築したモデルに過ぎず、光も空間も時間も存在なかった宇宙誕生前を観測することは人間が宇宙の中に存在する限り不可能と考えられているからだ。

宇宙誕生前には確かに何かが存在したのだろうが、それは人間には知る由もない世界だろう。

1929年。多くの人は世界恐慌が始まった年としてこの年号を認識しているが、実は天文学界においても歴史的な出来事があった年なのだ。

なぜならば、人類は宇宙が変化するな空間ではないと認識したのがこの年だからだ。
1929年に宇宙は突然動き始めた、というよりは宇宙が今も広がり続ける空間であると認識した。その原因を生み出した人物はハッブル宇宙望遠鏡にもその名前が付いているアメリカ人天文学者ハッブルだ。

宇宙が広がっているとは呼んで字のごとくなのだが、ハッブルはそれまで定説とされていた静止宇宙モデルを否定して宇宙は膨張していると発表した。

静止宇宙モデルとは世界で最も有名な物理学者であるアインシュタインが提唱した説だ。

ガリレオやニュートンの時代には宇宙を科学的観点から観測していたのだが、星の運行を予測する範囲にとどまっていた状況を大きく前進させたのがアインシュタインだった。アインシュタインは自身の生み出した重力の理論を宇宙規模に広げて考えた結果として、宇宙は自らのの重力によって膨張か収縮するかのどちらかであるという結論に至る。宇宙はあくまで不変な存在であり始まりも終わりも無い空間であると考え、宇宙定数を相対性理論に組み込んで宇宙は不変な空間であるとした。

これが静止宇宙モデルである。

しかし、静止宇宙モデルは少し無理がある強引な説だった。そもそもアインシュタインが宇宙定数を導入した理由が、宇宙の変化を認めたくなかったからだ。彼の生み出した方程式を解いたフリードマンは宇宙膨張説を発表しているのだが、アインシュタインはフリードマンの説の数学的正しさを認めつつも適切ではないと批判している。

しかし、1929年にハッブルが発表した膨張宇宙説はアインシュタインも認めることとなった。その理由は宇宙膨張の証拠が明らかになったからだ。

ハッブルは当時最大の望遠鏡があったウィルソン山天文台でアンドロメダ星雲や銀河を観測していた。その時彼は遠い銀河ほど赤みがかって見えることを発見する。

この現象はドップラー効果(音の波長は近づく時に高く聞こえ、遠ざかる時に低く聞こえる)に似ていて、音と同様に光にも波長によって色が決まるという(近づいていると場合は青く見え、遠ざかる場合は赤く見える)。

つまり、遠い銀河が赤く見えるという現象は、地球から見て遠ざかっているといえるのだ。

この説を認めたアインシュタインは生涯で最大の不覚だという言葉を残した。

宇宙は何故広がっていると考えられているのか。その理由を聞かれたら上記の説明をすればいいだろう。

我々の住む世界は縦・横・高さ・で構成された3次元世界だと考えられている(時間の概念を含めれば4次元)。

そして我々を取り巻く宇宙空間。多くの人は宇宙を無限の４次元空間であると考えているのだが、世界中の研究者たちの間では宇宙は11次元の空間で構成されているのではないかと考えられていることを知っているだろうか(あくまで説の1つ)。

これをひも理論(弦理論)という。
あらゆる物質を構成する最小単位を素粒子と呼ぶ。

宇宙の測定をする際にはこの素粒子が重要な役割を果たしているのだが、そこでは素粒子を従来の物理法則のように大きさを持たない点として扱うことは出来ない。

本来点は大きさを持たないので、素粒子が点である場合にその密度は無限大ということになるのだが、そうすると無限大の力を持ったエネルギーのが放出されることになる。すると宇宙の至る場所にブラックホールが発生することになってしまい、現在の宇宙の状況とは矛盾してしまうからだ。

そこで、素粒子を大きさがあり点ではないもの(ひものようなもの)と考えるようになった。

素粒子の大きさは10の33条分の1cmであり、肉眼はもちろんのこと現時点では電子顕微鏡をもってしてもその姿を観測出来ないほどに小さいので、実際に点のような形をしているというわけではないが、このように仮定することで先述した理論の破たんを避けることが可能になる。これをひも理論(弦理論)や超ひも理論(超弦理論)という。

ひも理論では、ひもの伸び縮みや振動によっていくつもの状態になり、その違いによっていくつもの粒子が現れるという。つまり、1つのひもから複数の粒子が生まれるということになる。

そこで問題になるのが現在知られている素粒子の数だ。その数は数十種類で、これだけの数の素粒子が生み出されるためには次元が10個(10次元)必要なのだという。

我々が生活している世界は縦・横・高さの3次元世界で、そこに時間の概念を加えても4次元しかない。では10次元とはどのような世界なのかということになるのだが、現在までに推測されている10次元は多くの人の予想を裏切るものとなっている。

4次元以上の空間を想像した場合、多くの人は宇宙の外側広がる空間を想像するかもしれないが、現時点では5～10までの次元は10の33条分の1cmの内部という小さな空間に収められているとされていて、現在の人間が観測さることは不可能とされている。ちなみに、何故6次元が小さな世界に収まり4次元が認識可能な領域の存在するのかは判明していない。

我々の認識している宇宙に存在する物質等が4次元のみに存在するとすれば、人間には4次元空間までしか認識できないのではないかということになる。そこで、人間が認識可能な4次元空間は1枚の膜のようなものの上に広がった状態であると例え、その外側に別の次元が存在するのではないかという仮説がある。

これをブレーンワールドといい。4次元を認識することは難しいので、認識可能な次元を2次元のブレーン(膜)と考え、認識不可能な5次元以降の空間をその周囲に広がる3次元に空間として考えるものだ。宇宙が膜の中に凝縮されているならば、その外側の次元を認識不可能なことは当然で、先に述べた素粒子の誕生とも矛盾しないというのだ。

宇宙の次元はどうなっているのか。我々人間には踏み込むことが不可能なことは間違いないだろう。

太陽系内部には小惑星が数多く漂っている。

その多くは地球とはほとんど無関係な軌道上に浮かんでいて実際に地球の脅威になることは少ない。しかし、中には地球に接近してあわや激突する可能性があった小惑星もある。

身近なものでは2014年6月8日に地球に最接近した小惑星ビーストが有名だ。
2014年6月8日に地球に最接近したことが話題となった小惑星ビースト(正式名称2014 HQ124)。

NASAによると、ビーストの直径は375m程度で地球から125万km離れた場所を通過したという。この距離は月と地球の距離の3倍であり、月が地球の重力の影響を受ける距離にあること(小惑星の軌道は地球の重力の影響によって何らかの影響を受ける可能性があったこと)を考えると非常に危険なものであった。

ロシアに隕石が落下した事件があったが、あの時は事前に小惑星の接近を予測できていなかったように、いつ地球に未知の小惑星が落ちてくるかわからないのが現状だ。

ちなみに、地球はこれまでにい多くの隕石の衝突を受けてきた。流れ星は隕石であると考えると毎日のように隕石の脅威にさらされていることになる。では地球の脅威(地球の大気圏に突入した場合に大気圏を通過して地表に被害をもたらす恐れのある)小惑星は太陽圏内だけで4700個(確認できている範囲)となっている。

もしかしたら今も地球のすぐそばを小惑星が通過しているかもしれないのだ。

地球に最も大きな影響を与える太陽。

そんな太陽活動を監視する組織の1つ、アメリカ海洋大気局(NOAA)が2008年に発表した「サイクル24」は太陽の活動が活発になっているということであった。

現状では太陽活動が弱くなっているとされる一方で、「サイクル24」が近い将来再びやって来るという説もある。
「サイクル24」は2008年1月にOAAによって発表された太陽の新たな活動期の名前である。

同機関によると、今の太陽活動(サイクル24)は過去1000年で最も活発であり、今後地球へと大きな影響を与える可能性があるというものだ。

一方で太陽観測所の発表では太陽活動は2003年から極小期に向かうとされていたのだが、そんな時に巨大な黒点が出現し巨大な太陽フレアが観測された。また太陽の異常はそれだけでなく、予想とは裏腹に極大期に進んでいくと考えられていた太陽活動は2008年8月に突如として1ヶ月間の間黒点が消失して活動が停滞したのだ(17世紀にも同様の現象が起きて地球が小氷河期に襲われた)。それによって地球に小氷河期が訪れる懸念がされるようになった(2010年に停滞期を脱した)。

太陽活動はサイクル24の真っただ中にあるといっても、現在の太陽活動は活動期にあると表現するにはあまりに不安定な状態である。

地球に何らかの影響が起きた場合、人間に成す術はあるのだろうか。