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極 地 と は 気 温，天 気 - 名古屋大学太陽地球環境研究所
極 地 と は 1. 極地とはどの地域のこと？ 2. 日本で極地研究が始まったのはいつ？ 3. 南極はどこの国の領土なの？ 4. 北極スヴァールバル諸島ってどんな島？ 5. 白夜と極夜はどんな夜？ 6. 極地には３つの極があるって本当？ 7. 南極点からは四方八方すべて北？ 8. 南極大陸が他の大陸と離れているのはなぜ？ 気 温，天 気 9. 北極と南極では気温はどちらが低い？ 10. 北極と南極では雲の流れは違うの？ 11. ブリザードってどんな現象？ 12. ホワイトアウトってどんな現象？ 13. ハロ・幻日ってどんな現象？ 14. 蜃気楼は極地だけで見られるの？ 雪 と 氷 15. 北極と南極では雪や氷の量はどちらが多い？ 16. 氷床のボーリングで何がわかる？ 17. 極地は温暖化している？ 18. 極地の氷が溶けるとどうなる？ 19. グリーンランドがなぜ緑の国？ 20. 氷河の動く速さはどれくらい？ 21. 氷山の大きさはどのくらい？ どんな形？ 22. 滑らかな氷の表面やクレバスの中が青く見えるのはなぜ？ 地 震，火 山 23. 極地でも地震がある？ 24. 極地に火山はある？ 25. 極地にはどんな資源がある？ 26. 南極大陸ではなぜ隕石がよく見つかるの？ オ ー ロ ラ 27. 極地が宇宙への窓とはどういう意味？ 28. 北極と南極とでは同じオーロラが同時に見える？ 29. 北極と南極ではオーロラの形は違うの？ 30. オーロラ観光はどこへ行けばいいの？ 31. オーロラ観測ロケットで何を測るの？ 32. 極地では真昼でもオーロラが見えるって本当？ 33. 電波でオーロラが見える？ 34. オーロラレーダで何を測るの？ 35. 宇宙からの音楽って何のこと？ 動 物，植 物 36. 極地にはどんな動物がいるの？ 37. 極域の海のアザラシは何を食べるの？ 38. ペンギンが南極に多いのはなぜ？ 39. 極地にはどんな鳥がいるの？ 40. 極地では花は咲くの？ 生 活，交 通 41. 極地には人が住む町はある？ 42. 北極と南極へはどのようにして行くの？ 43. 砕氷船は氷の中をどのように進む？ 44. 極地の野外活動で注意することは？ 45. 南極ではどんな車が使われるの？ 46. 極地ではテレビを見ることができる？ 47. 南極から日本へ電話は通じる？ 48. 南極越冬隊員は何を食べているの？ 49. 南極で屋外スポーツはできる？ 50. 南極の環境を守るにはどんなことをしているの？ 気 温, 天 気 ９．北極と南極では気温はどちらが低い？ 太陽は、地球の北極も南極も、夏と冬とでは逆ですが、同じ条 件で照らしています。しかし実際には、南極のほうが北極よりも、 夏も冬も平均気温は低くなっているのです。たとえば、北極点で は、夏の７月はほぼ０度、南極点では、夏の 1 月はほぼ−30 度 です。さらに、北極点では、冬の 1 月はほぼ−30 度で、南極点 では冬の 7 月は−70 度にもなります。つまり、北極と南極の気 温の差は、太陽と地球の位置関係では説明されないのです。 気温の差の原因はなんだと思いますか？ それは、北極域の大 半は海であるのに対し、南極域は平均標高約 2300 m の氷の大 陸だからです。海の中にいるのと冷凍庫の中にいるのとでは、様 子が違うことはわかりますね。この両極の地形の違いが、両極間 の気温の差をもたらしています。 10．北極と南極では雲の流れは違うの？ 気象衛星の「ひまわり」は赤道の上空 3 万 6000 km から雲の 写真を撮って、天気予報に生かされていますが、雲の写真は緯度 55 度付近までしか写しだせません。そのため、極地の雲の写真 は、 「ノア」という南北方向をぐるぐる回る気象衛星によって撮ら れた写真を合成して得られます。北極、南極を中心とした雲の流 れを見ると、北極では雲は極から南西方向に延びており、南極で は極から北西に延びています。つまり、北極からの雲の流れは右 （西）方向に向きを変えて見え、南極からの雲の流れは左（西） 方向に向きを変えて見えます。これは、地球の自転による力が働 くからです。 北極の雲の気象衛星写真。 （NOAA-2 による。1973 年 11 月 11 日−12 月 11 日可視光） 。 南極の雲の気象衛星写真。（NOAA-2 による。1973 年 8 月 3 日−9 月 3 日 可視光） 。 11．ブリザードってどんな現象？ 一般的には、地吹雪を伴った冷たい強風が３時間ぐらい続く現 象をブリザードと言っています。気象学的には、これに加えて、 視程（視界）の悪さがある一定値を超える場合をブリザードと決 めています。 昭和基地では隊員の行動を考え、ブリザードを A 級、 B 級、C 級の３段階に分けて、安全対策の目安に使っています。 たとえば、風速毎秒 25 m 以上、視程 100 m 未満、継続時間 6 時間以上の A 級では外出禁止令。特にひどい A 級ブリザードでは、 1 m 先も見えず、屋外にいると建物に戻れなくなることも…。 ブリザードは、昭和基地では年間約 50 回あります。安全対策 として、建物間をロープで結び、隊員はロープをつかみながら移 動します。また、建物群を囲むようにロープを張って、隊員が建 物から遠くへ離れないようにしています。ブリザードの後、建物 の風下に雪のふきだまり（ドリフト）が山の尾根のようにできま すが、これは、越冬中の貴重な水資源になります。 12．ホワイトアウトってどんな現象？ 物が見えるのは明るさがあるから、ということは常識ですね。 でも、南極の雪原では、明るさがあっても物が見えないことがあ ります。全天がやや厚い雲で一様に覆われていると、太陽がどこ にあるのか全くわからない、でも光をさえぎるほど雲は厚くなく、 全体としては結構明るい…。このような場合には、光は雲の層で 一様に散乱されてくるため方向性がなくなり、しかも下の雪で反 射された光も一様に散乱され、物の影が見えなくなってしまいま す。すると、地平線が全く見えなくなって、雪上車で走っている 時に、タイドクラック（陸と海の間で、潮の満ち干きによってで きる氷の割れ目）やクレバス（大陸沿岸で斜面の強いところでで きる氷の割れ目）を見失い、大変危険です。 このような気象状態は、ホワイトアウトと呼ばれています。以 前、南極で外国隊の小型飛行機が雪原の上空を飛んでいて方向を 失い、墜落した事故がありました。この原因は、ホワイトアウト だと考えられています。 13．ハロ・幻日ってどんな現象？ 極地の寒冷地では、しばしば「幻の太陽」とよばれるハロ・幻 日（げんじつ）が現れます。太陽をぐるっととりまく幻日は、太 陽から 22 度の角度に見えます。条件がよいときには、46 度の 角度で外側にも幻日ができ、2 重の輪になることも。 幻日は、大気中に浮かんでいる細かい氷の結晶（氷晶）によっ て起こります。太陽の光が氷晶にあたると、氷晶はプリズムの役 目をして、光は色別に分解されます。赤い光はそれほど大きく曲 がりませんが、青い光は大きく曲がります。太陽の光がいろいろ な角度で氷晶にあたると、22 度の周辺の角度で屈折して出てい くことが多く、最も小さい 22 度の角度で屈折した光は輪の内側 で赤く輝きます。太陽と幻日の輪を結んだ水平の線の部分で、最 も輝いて見えます。 カナダのサスカチュワンで見られたハロ・幻日。太陽を囲む 輪と、太陽を通る水平線の交点で最も輝きます。太陽を鉛直 に通る光柱も明るく見られます。 14．蜃気楼は極地だけで見られるの？ 空気中での光の屈折率は、気温によって変わります。冷たい空 気中での光の屈折率は大きく、暖かい空気中では小さくなります。 極地の氷原では、低い位置ほど温度が低く、そのため光が大き く曲がりますが、高い位置では光はそれほど曲がりません。海岸 付近で海氷を見ると、低い位置にある氷上の凹凸は、実際の位置 よりずっと高いところにあるように見えて、高さの逆転が起こり ます。こうして、氷の凹凸が縦に引き延ばされて氷の壁のように 見えるのが、蜃気楼です。昭和基地では、蜃気楼は春先によく見 ることができます。 日本では富山湾などでときどき見られ、テレビのニュースにも なりますね。蜃気楼は極地だけの現象ではありませんが、温度が 急激に変化する極地のほうが、見る機会が多くなるのです。 雪 と 氷 15．北極と南極では雪や氷の量はどちらが多い？ 南極大陸は、日本のおよそ 37 倍の面積をもつ巨大な氷の大陸。 氷は大陸の中心地域では厚く、沿岸に向かうほど薄く、大陸全体 ではのっぺりとした鏡餅のような形になります。氷の厚さは平均 2450 ｍで、最も厚いところでは 4000 ｍを超えます。 南極大陸の東半球側を東南極、西半球側を西南極といいますが、 東南極の方が陸地の面積も広く、南極全体の氷の 83％がありま す。南極大陸全体の膨大な量の氷は、全地球上の氷の 90％を占 めるほど。残りの 10％のうち、北極のグリーンランドには７％ 程度、アラスカやカナダの氷河には２％程度が存在します。つま り、南極の方が北極に比べて、氷の量ははるかに多いことになり ますね。この氷の量の違いが、南極と北極の平均気温の差となる ことは明らかですね。 16．氷床のボーリングで何がわかる？ 15 で、南極氷床の深さは平均 2450 m、最も深いところでは 4000 m を超えると書きました。このような厚い氷は、大昔に 降った雪が氷になったもの。そのため、氷をボーリングして掘り 出し、詳しい分析をすれば、過去の気候や環境の変動の様子がわ かります。 アメリカのバード基地では、1968 年に深さ 2164 ｍの掘削 に成功。その後、各国が共同で掘削の記録を更新していきました。 日本の「ドームふじ」観測拠点では、1996 年に 2503 ｍの深 さまでの氷床掘削に成功しました。現在までの最深記録は、2003 年に行われたボストーク基地での深さ 3201 m の掘削です。こ の時の氷は、分析の結果、80 万年以上前の氷であることがわか りました。 氷の資料は、円柱状の形をした雪氷コアとして保存されます。 雪氷コアに含まれる水分子の酸素と水素の同位体の比率から、過 去の気温を推定できます。雪氷コアには、空気の他に、例えば火 山灰や海から飛んできた塩など、いろいろな物質が含まれていて、 これらを分析すれば、過去の地球環境の様子がわかるのです。 17．極地は温暖化している？ 最近、二酸化炭素などの温室効果ガスの増加による地球温暖化 が、大きな社会問題になっています。極地では、温暖化はどうな のでしょうか。西南極にある南極半島では、気温データや雪氷コ アを解析したところ、1955-1960 年頃から温暖化しているこ とがわかっています。また、東南極の沿岸部でも、緩やかな温暖 化を示しています。しかし、内陸部ではむしろ寒冷化の傾向があ り、昭和基地でも温暖化は見られません。 一方、北極のアラスカやシベリアでは温暖化が明らかですが、 グリーンランド沿岸部では寒冷化の傾向があるのです。つまり、 極地の気温の変動は場所によって違っているということ。極地で は観測点が多くとれず、また、気象観測データの年数が短いため、 温暖化か寒冷化かははっきり言えません。今後、多くの観測点で 長期にわたる観測データをとることが必要であり、さらに過去の 気温を推定するために雪氷コアの解析も重要です。 ＜この項は、「北極と南極の 100 不思議」神沼克伊監修（東京書籍）より抜粋。＞ 北極域の雪氷コア解析で得られた酸素同位体比。長期の気温 変動がわかる。 18．極地の氷が溶けるとどうなる？ 極地には、地球上の全ての氷の 99％があります。このうち、 南極の氷の量が約 90％を占めることは、15 で述べました。それ では、南極の氷が全部溶けると、現在の地球上の海面はどの程度 上昇するのでしょうか？ この推定は複雑です。海面が上昇すると、海水が低い土地へ侵 入して海の面積が広がります。南極大陸の氷床の下には、海面よ り低い岩盤があります。また、大陸氷の密度は深さによって違い ます。これらのことを考えると、南極の氷が全部溶けると、海面 は 70−90 ｍ上昇すると計算されます。これにグリーンランド の氷を加えると、75−100 m ぐらいと推定されるのです。 もしこのとおりに海面が上昇したら、日本列島の面積は小さく なり、形も変ってしまうでしょう。そして、大都市のほとんどは 海面の下…。地球上の氷の量が年々どのように変動するかを知る ことが、いかに重要であるかがわかりますね。 19．グリーンランドがなぜ緑の国？ 氷床は、大陸規模の地域を覆う氷河のことで、南極大陸とグリー ンランドにあります。グリーンランドでは陸地の約 80%が氷床 で覆われています。この氷床の面積は、日本の面積のなんと 4.6 倍。この覆われた大陸が、なぜグリーンランド（緑の国）と呼ば れるのでしょうか？ その理由は、西暦 982 年にエリック・ザ・ レッドという人がグリーンランドを発見したとき、温暖な気候が 長く続いたあとで、沿岸部が緑に覆われていたからです。 それでは、グリーンランドに比べて温暖なアイスランド（氷の 国）の名前の由来は何でしょう？ 西暦 865 年にフローク・ヴィ ルガードソンがアイスランドに移住しようとしましたが、ちょう どそのときは寒冷期で、厚い海氷にはばまれて移住できなかった のです。しかし、その後温暖になり、約 10 年後の 874 年にア イスランドへの移住に成功しました。 20．氷河の動く速さはどれくらい？ 氷河は、大陸の氷床が流れてできる床状氷河と、山岳地帯の氷 床が流れてできる山岳氷河に分けることができます。床状氷河は、 広大な南極大陸やグリーンランドのような大陸に多く、表面の形 は全体にのっぺりとしています。大陸沿岸地域では傾斜が急に なっているので、氷流と呼ばれます。氷河の流れる速さはさまざ まで、内陸地域では 1 年に 10 m、沿岸地域では数百ｍ。そして 氷流の速さは、1 年に数百ｍから 2000 ｍ。 南極大陸には、白瀬中尉の南極探検から名付けられた「白瀬氷 河」があります。その幅は 10 km 近くで、長さは 100 km ほど と推定されています。氷河の末端部では、1 日で 5 m の速さで流 れています。 北極スヴァールバルには、山岳地帯の氷床が流れ出た谷氷河が あります。ロングイアベンからニーオルスンに向かう小型飛行機 は、この谷氷河の上空を飛ぶのですが、晴天の時には、雄大です ばらしい景色を見ることができます。 小型飛行機から見えるスヴァールバル島の谷氷河は、上流では縞模様 が美しく、海の近くではひだ状の模様に変わっていきます。 21．氷山の大きさはどのくらい？ どんな形？ 氷河は何万年もかかって大陸沿岸に現れ、海洋上に落ちて氷山 になります。氷山は、表面が平らで台状のものが多く、卓状（テー ブル型）氷山と呼ばれます。南極でできた氷山には非常に大きな ものがあって、日本の四国とほぼ同じ大きさの氷山ができること もあるほど。氷山は海流によって流され、浅い大陸棚で座礁した り、分裂したり、ひっくりかえったりして、いろいろな形に変わっ て、大陸沿岸から離れ、中緯度の暖かい海で消え去ります。 グリーンランドの氷床は南極氷床の 10 分の１以下ですが、こ の氷河も氷山になります。北極では山岳氷河からの氷山が多く、 南極の氷山に比べると小さくて、いろいろな形をしています。ス ヴァールバルの谷氷河からは、いろいろな形をした氷の塊が大き な音とともに崩れ落ち、フィヨールドに流れ出ます。まるで氷の 彫刻が浮かんでいるようです。 22．滑らかな氷の表面やクレバスの中が 青く見えるのはなぜ？ 氷が青く見えるのは、光が氷の中で色別に分けられ、青だけが 目に届くから。氷の表面が滑らかな場合には、光は反射されずに 内部に進入することができます。ほぼ垂直に氷にあたった光だけ が進入できます。この光のうち、青い光は氷の結晶にはばまれ、 進路が曲げられて、いつのまにか 180 度方向を変えて氷の外に 出てきて、青く見えることになるのです。 クレバスは、大陸沿岸で斜面が急なところにできる氷の割れ目。 このクレバスに入射した青い光は、縦に割れた氷の壁から氷の外 へ出ることができます。この場合にも、割れ目の表面は青く見え ます。 昭和基地から約 300 km 離れた大陸上にある「みずほ観測拠 点」は、氷の中に埋もれています。クレバスではありませんが、 大きく掘った氷の穴（氷の部屋）に太陽の光が入射すると、青に 近い紫色に見えます。あまりにも幻想的な美しさのため、 「むらさ き御殿」と呼ばれています。 地 震，火 山 23．極地でも地震がある？ 地震が起こる場所は、主にプレートとプレートの境界です。北 極海では、グリーンランドの東の海底から北極点近くを通って、 ロシアまで線状に延びたプレートの湧き出し口に沿って、地震が たびたび発生していることがわかりました。 南極大陸では地震はほとんど起こっていないと、IGY 以前には 思われていました。地震の観測点が非常に少なく、地震計の感度 も高くなかったというのがその理由です。しかし、1960 年代に 入って高感度の地震計が置かれるようになり、1968 年には南極 大陸内でマグニチュード 4.3 の地震が発生したことが初めてわか りました。その後 1968 年から 1985 年の間に、南極大陸内で マグニチュード 4 程度の地震が 4 回起ったことが、世界の地震観 測網によってわかりました。 しかし、マグニチュード５以上の地震はこれまで記録されてい ません。南極プレートはほとんど動かないプレートなので、地震 の原因となる歪みが地殻内に蓄積されにくいと考えられます。ま た、大陸氷床が地殻内での地震活動をおさえているという考えも あります。 24．極地に火山はある？ 北極地域をみると、グリーンランドとノルウェーの間にあるヤ ンマイエン島は海底火山の島です。そして、アイスランドは氷河 で覆われた巨大な火山島。島の南北に大きな地溝が走り、氷河の 下で噴火が起き、溶岩は急に冷やされ、噴出物の堆積が海面上に 出てきて丘になりました。火山の麓には間欠泉があり、地下の温 泉水が数分毎に地上に吹き出していて、今では観光地となってい ます。 南極ではロス海にエレバス火山があって、その高さは富士山と ほぼ同じ。1984 年 9 月に噴火活動があり、1985 年 12 月に も噴火しました。南極半島の先端のデセプション島（南緯 63 度） には、海底火山の頂上部が海上に突き出しています。島は馬蹄形 をしていて、その湾内には温泉が湧き出しています。南極で唯一、 海水浴ができる場所ですが、ちょっと不思議ですね。 25．極地にはどんな資源がある？ 北極地域は人間の生活圏に近いため、鉱物資源の開発は早くか ら進められてきました。スカンジナビア半島の北部やスヴァール バル諸島では鉄鉱石が産出され、グリーンランド南部では鉄鉱石、 鉛、亜鉛が掘り出されています。ロシアは、北極では最も広い陸 地を持っているため、地下資源の埋蔵量も多く、ニッケル、銅、 プラチナなどを産出しています。カナダでは、鉛、亜鉛、銅を主 に、多くの種類の鉱物を産出しています。アメリカのアラスカ州 は、昔のゴールドラッシュで湧いたように、金や銅のほか、多く の種類の鉱物を産出しています。 南極地域では、南極の海底に潜んでいると考えられる石油や天 然ガスがあります。また、化石資源だけでなく、露岩地域からは いろいろな鉱物が発見されています。しかし、厳しい自然環境の もとでは、鉱物資源の探査や開発にともなう技術的な問題が多く、 それに、自然環境破壊は最大の問題です。 26．南極大陸ではなぜ隕石がよく見つかるの？ 隕石は惑星から落下する石で、惑星の形成や、宇宙の創造の過 程を解明する貴重な資料ですね。日本の南極観測隊は、これまで 数千個の隕石を南極大陸で発見し、世界一多くの隕石を持ってい ます。隕石は地球上にほぼ同じ割合で落下しますが、なぜ、南極 大陸で多くの隕石が発見されるのでしょうか？ 南極氷床上に落下した隕石は、氷床内に埋まりながら大陸の縁 へと運ばれます。大部分の氷床は氷山となって海上に流れ出ます が、氷床が内陸の山脈にぶつかるところでは、氷床は山の斜面に 沿って上昇し、風でけずられ、なくなっていきます。その結果、 埋もれていた隕石が氷上に現れ、発見されやすくなるといわけで す。南極の「やまと山脈」で集められた隕石は、 「やまと隕石」と 呼ばれています。