宇宙の話　５　地球の未来（２）

地球の未来（２）

太陽フレアというのは、太陽で起こる爆発現象のことで、爆発後８分で電磁波が届き電波障害を起こす。そして、数時間後には放射線が到達し、数日後にはコロナからの質量放出が地球に届き、誘導電流が送電線に混入、電力系統をおかしくする。　前回の強力な太陽フレアは約１５０年前に地球に到達していたものの、当時は電気がまだあまり普及していなかったこともあり、被害は少なかった。
１８５９年に地球を襲った強力な太陽フレアは、世界中の電話網を破壊したと言われている。　ハワイやカリブ海沿岸など世界中でオーロラが観測され、夜にもかかわらずその明るさから、人々は朝と勘違いして起きてしまったとも伝えられている。
科学者たちは今後１０年の間で起こる可能性は１２%と予測、今後１００年間にはまず確実に起こるだろうとしている。

地球を包む地磁気は、常に太陽から降り注ぐ放射線から私たちを守っている。地球の４６億年の歴史の中で、地磁気の向きは何度も逆転し、北磁極と南磁極が入れ替わってきた。
地磁気が生じるのは、地下２９００kmほどの深さにある地球の外核で、液体の鉄とニッケルが流動するためだ。地磁気の向きは、小さな方位磁針がそのまま凍りつくように、堆積岩や火山岩ができる際、それらに含まれる鉄分の多い鉱物によって記録される。
これまでの調査で、磁極の逆転現象は過去２０００万年の間に、約２０万年から３０万年に1回のサイクルで発生していたことが確認されている。しかし、非常に恐ろしいことに、最後に発生したのが８０万年近くも前のことなのだ。
磁極の逆転が起こった場合、人類を壊滅的な事態が襲うだろう。　世界中のナビゲーションシステムは破壊され、太陽から有害な放射線が降り注ぐ。　地球上のあらゆる生命が危険にさらされることになる。
長い間逆転がなかった時期は大昔にもあり、例えば約1億年前の白亜紀には、４０００万年ほど地磁気がほとんど動かなかった。　しかし、地球の磁気はここ数十年で急激に弱まっていることが、科学者らによって確認されている。　ここから予測されるのは、北と南の磁極が入れ替わる「磁極の逆転（ポールシフト）」が近い将来に起こる可能性だ。

生命の進化

３８億年前には、原始的な生命が地球に生存した痕跡があり、海のなかで最初の生命の進化を続けた。　単細胞生物から多細胞生物まで進化するのに約３０億年という長い時間が必要であった。　何回かの生命の危機を海の中で乗り越えた生命は、やっと５億年前に陸生シダ植物が進出し、緑に覆われた地球に変貌した。
植物に続き節足動物の無脊椎動物が陸に上がり、４億年前に脊椎動物も陸に進化した。　そして、２億３千万年前に恐竜があらわれたが、６,５００万年前の隕石によって、光が長期間遮られ、恐竜が絶滅した。その後、進化した哺乳類の中から６００－７００万年前に類人猿から分かれ、人類がアフリカに生まれた。現在の人間は１０万年前にアフリカで生まれ、その後世界各地に移り住んだ単一種である。

人口問題

・　国連によると、西暦元年頃の世界人口は２億５０００万人と推計されている。　２倍の５億人になったのが１６００年で年平均増加率は僅か０.０４%である。　さらに２倍の１０億人が１８３０年。（増加率０．３%）　２０億人になったのが１９３０年。（増加率０.７%）　人口増加は加速的に増え、特に１９５０年以降は１９９０年までの平均増加率は１.８５%となった。　２００８年の推計で６６億人。　２０２０年で８０億人。　国連の１９９２年白書では、２１５０年までの推計を、高位・中位・低位推計を発表している。　長期推計の中位予想では、２１５０年１１６億人との予測である。　高位推定値は２５０億、低位推計では、２０７０年頃８５億人をピークにとの予測である。　どの予測にしろ、遅かれ早かれ世界の人口は１００億人時代に突入する。

・　人口の急激な増加の要因は、近代医療技術の進歩により、乳幼児の死亡率が著しく改善され、成人の死亡率が低下し、寿命が改善されたことにある。人口増加は、国、地域によって異なり、先進国（北アメリカ、ヨーロッパ、旧ソ連、日本、オセアニア）は年平均増加率が０.５４%に対し、開発途上国（アジア、アフリカ、中南米）は２.０%と高率である。　中国では１９７８年に人口抑制策「一人っ子政策」が進められ、効果が現れている。　平均増加率１.２５%を目標としている。　１９９４年１３億。　それに対し人口抑制政策を失敗したインドでは、増加率２.０%と高い。　パキスタン・バングラディシュでは３%以上の高率が続いている。　インドは１３億人であるが、中国を抜いて世界一の人口になるのは、目前である。　アフリカでは増加率３%台の国が多く、他の地域の増加率が減少方向にもかかわらず、伸び続けている。　国連の中位予想では、２１００年頃には、アジアの人口を抜きアフリカが１位になると予測している。

食料問題

・　１９５０年の人口１人あたりの穀物生産量は２４６kであったが、１９９０年には３３５kになり、その後はほぼ横ばいである。　其の間の耕地面積は２０%弱しか増加しておらず、単位面積あたりの収量増加による。世界の耕地面積は増加しておらず、１ヘクタール当たりの生産量が１９５０年１.０６トン、１９９０年２.５６トンと２倍以上に進歩した。　現在世界で７億ヘクタールの耕地があるが、今後の増加見込みは１億ヘクタールしかない。　FAO（国連食料農業機関）の推計では、２０１０年人口推計から必要とされる穀物量は２５.３９億トンであるが、その時の供給可能量は２５.２６億トンと不足を予測していた。　しかし、実際は２６億トン以上の生産で過剰になったが、地域格差が大きい。　特にアフリカなどの不足が大きく、栄養不足が原因で子供の死亡する比率が高い。相対的には生産量は、わずかではあるが消費量より多い状態であるが、いつまでもつづくものではない。

エネルギーの将来

化石エネルギー（石油・石炭・天然ガス・原子力）

多くの国・地域の経済生活は、化石エネルギーに依存しているが、資源は有限であり、数十年で枯渇の心配がある。　２０１６年の予測では、石油が４６年、天然ガスが６３年、石炭が１１９年、ウランが６９年である。　しかし、５０年前にも石油は４０年後には枯渇すると言われていたが、採掘技術や採油技術の革命的進歩により、いつまでも「後４０年」である。　

・　世界の埋蔵量は２７０兆～４７７兆Ｌと予測されているが、戦略物質であるため、推定値に大きな開きがある。　又、現在の採取量は実際の２５%しか採取できていない。　従って、残り７５%はまだ利用されていない。　一方で、回収技術の向上が進み、２０年後でも「後４０年」と言われていると、推定されている。

次世代の石油として、「オイルシェール」、「オイルサンド」が見直される。　オイルシェールは、熱のかかる前の石油（ケロジェン）で、オイルのしみ込んだ砂であり、石油換算埋蔵量は５２５兆～５５６兆Ｌの埋蔵がある。　アメリカ、ブラジル、旧ソ連にある。　
オイルサンドは原油成分を含んだ粘土などで、同４６０兆Ｌの埋蔵がある。　カナダ、ベネズエラ、旧ソ連で世界の８割の鉱床である。　石油の価格があがれば、オイルシェールやオイルサンドの利用がすすみ、あと２００年間石油は大丈夫である。　石油価格はオイルシェールやオイルサンドの開発を促進させ、どこかで均衡するはずである。　
水力エネルギー

大規模ダム開発は、自然環境に与える負荷が大きく、又建設負担も大きいことから、政策転換している。欧州や中国では、地域の小規模水力発電を推進しているが、電力需要の大きな大都市には向かなくなってきた。

自然エネルギー

風力エネルギー　：無尽蔵な資源だが、安定供給のための設置場所が限られる。

バイオマスエネルギー　：木材、家畜の糞、生ごみなどを発酵させて発生するメタンガスなどを利用して発電、熱も地域暖房などに利用。

太陽エネルギー　：効率が悪く大規模発電は難しいが、補助的小規模用途に有効

地熱エネルギー　：火山からの水蒸気ガスを利用した発電がフィリピンやニュージーランドで広く利用されているが、火山国に限られる

⇒いずれの自然エネルギーも現状の石油や原子力のような大規模なエネルギー供給は不可能で、小規模で地域的なエネルギー供給に限られる。

未来のエネルギー（開発中）
宇宙太陽光利用：　宇宙空間の静止軌道上で太陽光を集め、その光をマイクロ波あるいはレーザー光線に変換し、地上もしくは海上に設置した受電施設に送り、電気や水素を作って利用するシステム。　２０３０年頃の実用化を目指す。
核融合発電：　核融合とは、二つの原子核を衝突させてくっつける（融合させる）ことであり、太陽で常に起きている現象である。　核融合が起こる際にエネルギーが発生し、このエネルギーを発電に利用するが、装置が１億度の高温に耐える必要がある。　原料は海水に無尽蔵にある重水素であるため、原料の心配はない。
水素：　水素は、無色、無臭であり地球上で最も軽い気体である。燃えやすい性質ではあるが、水素だけでは発火せず、空気（酸素）と混ざると着火する。　着火濃度は幅広く、4％～75％で、酸素1、水素2の割合で混合したときが最も激しく燃焼する。　燃えると水のみができ、有害なガスは発生しないという利点があり、個人や小さな集団での小型発電の可能性がある。　燃料電池は水の電気分解の逆の、水素と酸素の反応を利用する。　原料の水素は水の電気分解でえるので、元の発電装置は必要である。
蓄電池：　リチウムイオン電池がモバイル機器で有用とされているが、欠点は液体を使用しており、高温での使用が不向きで高価でもある。　鉛電池が自動車の起動バッテリーに使われており歴史も長いが、寿命が短い。　ニッケル水素電池はハイブリッドカー等に使われているが、寿命が６－７年で、放電が大きい。　全個体電池の開発が進んでおり、２０２５ごろには実用化されるだろう。　当面は電気自動車であるが、拡大されればコストも低減され、安全性も高いので、家庭用蓄電池や、地域発電用の蓄電池としても汎用性が高いと想定されている。