爆発と単位について
第一の原則、人や出来事に屈しないこと。マリ・キュリー
いちです。おはようございます。このポッドキャストは、僕が毎週お送りしているニュースレター、
STEAMニュースの音声版です。STEAMニュースでは、科学、技術、工学、アート、数学に関する話題をお届けしています。
STEAMニュースは、スティームボード乗り組みのご協力でお送りしています。 冒頭でご紹介したのは、不屈の科学者マリ・キュリーのスティームな言葉。
彼女は、純粋なラジウムを手に入れるために、11トンものウランコを処理したんです。
改めましていちです。このエピソードは、2023年5月24日に収録しています。 このエピソードでは、STEAMニュース第130号から爆発の話題をお届けしたいと思います。
おむすび1個がですね、手榴弾4個分のエネルギーを持っているという話題なんですね。
番組後半では、タイ・バンコクで体験したお話もお伝えします。
僕たちエンジニアはいつも単位を考えています。 単位といっても大学の成績ではなくてですね、メートルとかキログラムとかそっちの方の単位ですね。
これ何についてでも考えるんです。 例えば、明かりの明るさを測るカンデラという単位があります。
エンジニアはこの明かりは自転車用に十分だなとか、いやいやちょっと足りないなとかではなくて、何カンデラあるなというふうに考えるんですね。
ちなみに1カンデラはだいたいロウソク1本分、キャンドル1本分のことなんです。
わかりやすいですよね。 エンジニアを揶揄する冗談に
奴らは何にでも単位をつけたがるというものがあります。 例えば
無口数の単位ディラックというものがあります。 1ディラックは1年に1後
これはエンジニア兼物理学者だったポール・ディラックが無口であったことから生まれた単位なんだそうです。
さてこのエピソードで取り上げたい爆発、火薬だとか爆弾の爆発に関しても単位があるんですね。
爆発はエネルギーの放出なのでエネルギーの単位、これはジュールなんですが、このジュールを使うことが
物理学的には正解になります。
とはいえジュールでは爆発の威力をイメージしづらいので 別の単位が考えられています。
それがTNT換算という単位です。 ジュールにしてもTNT換算にしてもわかりづらい気はしますが
TNT換算という単位には合理的な存在理由があるんですね。
TNT換算による威力の比較
TNTは化学物質トリニトロトルエンの略で、これは超有名な爆薬なんです。
TNTよりも強力な爆薬は他にもあるんですが、科学的に安定で、なおかつ安価なために
メジャーな爆薬として広く使われています。 例えば第二次世界大戦やベトナム戦争で使われた
パイナップルっていうあだ名が付けられた手榴弾、パイナップルの形してるんですね。 この手榴弾はおよそ50gのTNTを使っていました。
僕もですね高校時代に化学の先生化学の先生にTNTの作り方を聞きに行ったことがあるんですね。
彼はですね いや僕も作ろうと思ってるけどな途中まではうまいこと言って途中まではうまいこと言ったけどな
最後TNTにすると難しいんや というふうにですね
はぐらかされて しまいました
化学の先生今どうされてるんでしょうかね。 ただ確かにジニトロトルエンまでは反応が進むそうです。
あのちょっと僕もよくわからないんですが、ジニトロカまではなんか行くんだけれども、最後ね
合成中に爆発する可能性があるそうなので最後ちょっと難しい、最後の反応が難しいとは聞きました。
よろしければですねリスナーの方で化学に詳しいよという方いらっしゃったらぜひ教えていただけないでしょうか。
ともかくメジャーな爆薬としてのTNTの分量に換算することがこれまでよく行われてきました。
というかもはやTNT換算がスタンダードなんですね。 例えば
2020年に発生した ベイルート号爆発事故の爆発規模はTNT換算で500トンから1100トンの間とされています。
また長崎に投下された原爆の威力はTNT換算で21キロトン21,000トンとされています。
大きすぎてもはやスタンダードの意味がなさそうではあるのですが まあこれは単位としての東京ドームみたいなものなんでしょうね。
ビバコの面積こちらも東京ドームに換算すると14,339東京ドームなんだそうです。
そう言われてもピンときませんよね。まして関西なんだからそこは甲子園換算にしてほしいなとかも思うんですが、
世の中の単位というのはそういうふうにできているということだと思います。
栄養学におけるカロリーも 本来はエネルギーはジュールで測るべきところなのですが、まあ習慣的に
カロリーを使うことが認められているので 使われています。もう今となってはその1カロリーがどのぐらいのエネルギーなのかということから離れて
おむすび1個200キロカロリーぐらいかなぁとかそんな感じでね もうインプットされてしまっているのでなかなか変えられないということになるんですね。
ちなみにですねどちらもTNT換算もそれから栄養学のカロリーもエネルギーの単位なので これは対応関係が決まっています。
TNT換算1グラムが1キロカロリーにぴったりになります。 おむすび1個200キロカロリーということは
TNT換算で200グラムつまりパイナップル主流団4個分ということになりますね。 おむすび1個で主流団4個ちょっと意外な感じしませんか?
人間が引き起こした爆発
もちろんおむすびは爆発したりはしないんですけれどもね 人間が引き起こした最大の爆発は旧ソ連
まあ現在のロシアが実験した 水素爆弾サーリボンバーです
計画ではTNT換算100メガトン つまり1億トンの威力だったのですが
実験は半分の50メガトンで実施されました とはいえ長崎に投下された原爆の2400倍の威力です
サーリボンバーは北極海の高度4000メートルで爆発したのですが 日本でも衝撃波が観測されました
さて 自然現象でこのサーリボンバーに匹敵する爆発が
同じくロシアで起こっています 1908年6月30日
ロシア帝国のツングースカ川上流に隕石が落下しました この隕石は直径50から60メートルと見られ
空中で爆発しました その結果約2150平方キロメートル
東京ドーム4万6千戸分の森林が 薙ぎ倒されました
衝撃波は100キロメートル離れた家屋のガラス窓を割り 地球を一周したと言われています
当初はTNT換算で最大30メガトンとも考えられていましたが その後の調査でTNT換算5メガトンであることが分かりました
とはいえこれだけの衝撃ですから もし爆発が1908年ではなく1945年に起こっていたら
核爆発と間違えられていたでしょう 不幸なことにツングースカ大爆発は日露戦争からロシア革命にかけての間の混乱の時期に発生したため
学術的な調査は行われませんでした ソ連成立後に本格的な調査が行われたのですが
ツングースカ大爆発の原因が隕石だと決定的に理解されたのは 2013年
今から10年前つまりはソ連崩壊後だったんですね この調査で隕石落下の直接の証拠となる鉱物が地中から発見されました
現代でこそ隕石落下はカメラで収められたり すぐに現地調査が入ったりして確実な証拠が抑えられることが多いのですが
20世紀初頭のツングースカ大爆発ではリアルタイムの証拠集めがなかったんです これはおよそ6604万年前に
ユカタン半島で起こった大爆発と同じ事情です この時は隕石よりも巨大な小惑星が地球に落下したと考えられています
もちろん目撃証言はありません というよりもホモサピエンスがまだ生まれていないので
証拠集めは状況証拠に限られています では人類史においてホモサピエンス史において
ツングースカ大爆発よりも大きな爆発はあったでしょうか
アメリカ航空宇宙局NASAによれば 2022年のフンガトンガ火山噴火の規模は
TNT換算で10メガトンだったそうです 当時大きなニュースになりましたがそれでも10メガトンだったんですね
まあ10メガトンって十分大きな爆発ではあるのですが まあそれでもザーリボンバの5分の1ということになりますね
インドネシアスンバワ島のタンボラ山が 1815年に噴火しています
この噴火の影響は凄まじく 半径1000キロメートルに渡って火山灰を降らせ
大火災流は海に達して津波を起こし 地球規模で天候を変え
その結果10万人程度が命を落としたと言われています この噴火で放出されたマグマは2×10の14乗キログラム
2の後に0が14個並んだキログラム数と推定されています
マグマ1キログラムあたりの熱量が100万ジュールなんだそうです 熱量だけを拾っても2×10の20乗ジュール
2の後に0が20個並ぶジュールあったことになるんですね これTNT1トンが4.2ギガジュールに相当しますから
換算するとTNT48ギガトンに 相当します
ギガです キロメガギガという風になると1000倍ずつ増えてきますから
これはツアーリボンバの1000倍 ツアーリボンバ1000個分
計算上はこうなるわけですね この噴火がツアーリボンバ1000個分の威力を持っていたと考えられるわけです
タンボラサの噴火と同規模だったと考えられているのが 約7300年前に日本の薩摩半島の南で噴火した海底火山です
日本はすでに縄文時代に入っていたのですが そこをこの噴火が襲ったわけです
この噴火は九州南部の縄文文化を壊滅させました ちなみに地球上の種の4分の3を絶滅に追いやったと考えられる
先ほどご紹介したユカタン半島の大爆発は ツアーリボンバ30万個分
TNT換算だと15テラトンと推定されています テラですキロメガギガテラです
さらに1000倍ですね どれだけの爆発だったんでしょうか
核爆弾 隕石落下
火山噴火をTNT換算という一つの単位で見つめてみました もちろんおむすびをTNT換算してみたみたいに正しい計算が正しい爆発の威力を表すものではありません
おむすびのエネルギーとTNTの比較
おむすびは爆発しませんもんね それでもこのようにしてスケールを統一してみて
なんとなく規模感を想像するのが エンジニアの考え方なんです
というわけでこのエピソードでは爆発の単位 TNT換算トンを通して
エンジニアの考え方 何にでも単位を持ってくる単位を当てはめて考えてみる
そしてできるだけ同じ単位で考えてみるというね 考え方のスタイルをご紹介させていただきました
ちなみにおむすびが爆発しない理由はおむすびのエネルギーというのはこれ 酸素と結合しないと解放されないですね
一方のTNTというのは爆発に酸素必要としないので 反応速度がおむすびに比べるとベラボーに速いということからなんですね
まあそんな話はさておきですね
タイから帰ってまいりました 前回のエピソードをお届けした後ですね
水木金土日と出張に行っていたのですが 水木が移動でそのまま木金と仕事を現地でさせていただいて
土曜日 これは日本に帰る日だったのですが
土曜日の午前中は午後のフライトだったので午前中はホテルで仕事しようかなと思っていたら 現地の大学の先生がですね気を引かせてくれてですね
私がお世話になっているタクシードライバーがいるから 手配してあげるからぜひタイを観光していきなさいというふうにね
おっしゃっていただいてまぁせっかくのご好意なので 無にしてはいけないなと思ってホテルのねチェックアウト時刻が11時だったので11時まで
仕事しようかなと思っていたら 何考えてるのもったいないじゃないって怒られてですね朝1で
タクシードライバー来ていただいて 僕自身ねあの文化財の研究者でもあるのでそういうことであればということで
タイの文化財をいくつかね回らせていただきました もちろんねあのすでに何回か行ったことのある場所ではあったのですが
回るたびに新しい発見があってとても良い 過ごさせていただきました
スティームニュースメールでお送りしているスティームニュースの読者の方 特にですねあの有料購読いただいている方にはそのタイの寺院から
エピソードの配信遅延
ビデオメッセージを取らせていただいていましてお送りしています ビデオメッセージの部分はですね
あの 特に隠してはいないのであの
スティームニュースのホームページを見ていただければ探していただければ 見つけられるかなと思いますまあそんなにね
ご興味ある方いらっしゃらないと思うんですがまあ気になる方は見ていただければ と思います
タイのバンコクにはですね去年あの学生の院卒で学生の短期留学の院卒で 雲を8日間ほど滞在させていただいたんですがちょうど
浮きでなおかつ洪水の一番ひどいタイミングに当たってしまいましても 本当ね水浸しにいいなって
酷い目にあのタイは素晴らしいところなんですがタイミングだけが悪かったんですね 当日なんか牛が流されていたりとかそんなタイミングで行ってしまったので
まあ水攻めにあってしまったなぁという感じだったんですがまぁ今回の出張は 水難には合わなかったんですね
でめでたしめでたしだったんですがあの 学会に参加していまして学会会場で夜停電が来まして
で僕はの 長崎に住んでいるので
懐中電灯を持ち歩いているんですね なぜ長崎で懐中電灯が必要かというのはまあお察しください
で懐中電灯を持っていたので全然それは問題なかったのですが帰り道 なんとですね
電気火災道路のですね上の電柱に 火がついていましてそれがまあ道路まで落ちてきていて
でその道路を越えないと道路を歩いていかないとホテルに帰れないというところで ホテルに帰る道が塞がれてしまったんですね
で後で聞いたらどうもその火災が原因で 学会会場も停電していたそう
なんですねこの様子はの写真を撮ってツイッターとかインスタグラムにアップしましたので こちらも興味ある人は見ていただければと思うんですが結構ひどい
思い方をしていました でまぁかなり遠回りして
んですがこれでですねだから電気来たでしょ あだからもともと去年水で攻められ電気が来て炎が来たから
次行った時何来るんだろうっていうね ドキドキが止まらないです
このスティームドット fm ですね スティームニュースとまあほぼ同じタイミングで新しいエピソードを届けしていたのですが
TNT換算と手榴弾
まあそのような事情で 今回のエピソードはあ少しタイミングを遅らせて
お送りさせていただきましたまた次のエピソードから まあおそらくはですね
元のタイミングに戻る予定をしておりますのでまたお楽しみにしていただければと思います 最後まで聞いてくださってありがとうございましたまた次のエピソードでお会いしましょう
