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【地学】河川の石はなぜ丸いのか? 数学者が地質学における長年の謎の解明に成功/米研究

1:2014/02/16(日) 16:44:30.48 ID:
これまで何世紀にも渡って地質学者は河川にある石は下流に進むに従ってなぜ丸く、そして小さくなるのか
その謎の解明を続けてきた。しかし、これまで地質学者の間では、この理由をはっきりとは解明できずにいた。
普通に考えると石は下流に流されるに従って摩耗されていくことで丸く、そして小さくなると思うだろう。
しかし、そうではなく初めから小さな石だから下流にまで流されてきたという可能性もあるのだ。では一体、
本当のところ、なぜ、河川にある石は下流に進むに従って丸く、そして小さくなるとのだろうか?

University of Pennsylvaniaの Douglas Jerolmackは、Budapest University of Technology and Economicsの数学者の
協力を得ることでこの難問に挑戦した。その結果、研究チームのモデルは多くの地質学者の考えとは
対照的に、石が摩耗されることがこのパターンを形成する主要な要因となっているはいるものの、他にも2つの
プロセスが生じることがこのパターンを形成させることを発見した。どういうことかというと、最初の段階として
摩耗が生じることで石は丸くなる。しかし、同時に摩耗によって石が小さくなるためには、石は初めから
滑らか(smooth)である必要があることを見つけたのである。

「この回答はこうした地質学上の難問の答えとしては、単純であり、また明確なものとなるでしょう」
とJerolmack は述べる。

このモデルは、河川を石が旅をすることによって摩耗と浸食が生じる過程を説明してくれるだけでなく、また、
河川がいつから存在しているのかといった地質学的歴史を解明するための手がかりを提供するものとなるだろう。
最近、火星探査ローバーは火星で河川の流れによって生じたものと見られる丸い石を発見した。このモデルはまた、
こうした火星で発見された丸い石から火星にかつてあった河川の形成起源を解明することもできるかもしれない。

そして研究チームはこの研究成果をPLOS ONEを通じて発表した。

地質学におけるこれまでの定説では、河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。
地質学者はこれまで、この謎の解明のために多くの実験を行ってきたが、実験の結果、石が摩耗するプロセスは
非常にゆっくりとしか進まないため、摩耗ではこの現象は説明することはできないと考えていたのである。そのため、
地質学では、この現象の原因は、初めから小さな石が選択的に下流にまで運ばれることにあると考えていた。
この理論に基づくと、上流にある丸くて小さな石ほど、下流まで容易に流されていくことができるということになる。

Budapest Universityは地質学者がとってきたこれまでのアプローチとは異なり、この問題を地質学的問題
としては数学的問題として解くことを考えた。研究チームは、石のとがっている部分を数学的にモデル化することで、
それらが下流に流されていくことでどれだけ摩耗が生じて丸くなっていくかを方程式化して解いたのである。

この摩耗方程式により石は、高いカーブ曲線を描いている部分は早く摩耗するが、直線に近い部分やマイナスの
カーブ曲線の箇所に関しては摩耗は全く生じないことが判った。

この小石の摩耗方程式は、与えられて空間の中で熱がどのように拡散するかを解くための方程式と類似したものであり、
両方の方程式は共に、拡散を扱っている点において同じものとなる、と研究チームは述べている。

今、あなたが、河原で丸い小石を拾ったとしよう。研究チームによるこの摩耗方程式を使うことにより、その石が
これまでにどれだけの距離をそしてどれだけの時間をかけて流れてきたかを割り出すことができるようになるのである。

▽記事引用元 SciecenNewsline(February 12, 2014.)
http://jp.sciencenewsline.com/articles/2014021223440024.html

▽ペンシルベニア大学プレスリリース
http://www.upenn.edu/pennnews/news/penn-geophysicist-teams-mathematicians-describe-how-river-rocks-round

▽PLOS ONE
「How River Rocks Round: Resolving the Shape-Size Paradox 」
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0088657

137:2014/02/17(月) 15:08:04.00 ID:
>>1
常識を証明するって、無駄に手間がかかるね。
145:2014/02/17(月) 16:46:10.11 ID:
>>1
>地質学におけるこれまでの定説では、河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。

そんな情弱は研究やめろよw
180:2014/02/18(火) 18:45:37.93 ID:
>>145
>地質学におけるこれまでの定説では、
>河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。
>そんな情弱は研究やめろよw

あんた文章読解力あんの?
摩擦だけではあれだけ丸くはならんのよ、という事だろ。
正確なメカニズムを知ることによって火星の起源まで知る事の出来る
地味だが破壊力のある結果
184:2014/02/18(火) 19:15:33.35 ID:
>>180
摩擦だけでも丸くなるけど、あまり転がりにくい石は摩擦自体が起きる機会が発生しないという話
248:2014/02/22(土) 09:46:03.93 ID:
>>246
君はもう一回
>>1
を読み直そうな
266:2014/02/22(土) 14:08:24.82 ID:
>>264
というか、そもそもお前は
>>1
を勘違いしてるぞ?
「最初から丸い石が選択的に流されてきた」ってのは今回の話じゃなくて従来の考え方で
今回の研究は摩耗によって小さな丸い石が出来るって話なんだが…
268:2014/02/22(土) 14:15:45.71 ID:
>>266
ちゃんと読もうよ
>>1
を一字一句よく読みなさい
話はそれから

川は水流によって浸食されていく
下流に石が小さいのは侵食が弱いから水流にさらされている時間が長い
上流の石が大きく丸くないのは侵食が強く、表面の更新が速いために
石の水流にさらされている時間が短くなるのだ
269:2014/02/22(土) 14:27:07.03 ID:
>>268
それはこっちのセリフだってw
ちゃんと
>>1
を一字一句読め
まあこの記事、日本語訳おかしいから分かりにくいなら、
原文のプレスリリースとかも読んでみろ
270:2014/02/22(土) 14:57:49.48 ID:
>>269
>摩耗によって石が小さくなるためには、石は初めから滑らか(smooth)である必要があることを見つけたのである。

磨耗によって丸い石ができるとはいってないよ
丸いから磨耗しやすいといってる

>今、あなたが、河原で丸い小石を拾ったとしよう。研究チームによるこの摩耗方程式を使うことにより、その石が
これまでにどれだけの距離をそしてどれだけの時間をかけて流れてきたかを割り出すことができるようになるのである。

上流からころころ転がってきたといっている

よく読みなさいよ
271:2014/02/22(土) 15:14:56.76 ID:
>>270
面倒だからこれで最後のレスな?
>摩耗によって石が小さくなるためには、石は初めから滑らか(smooth)である必要があることを見つけたのである。
この部分は
>>20
がわかりやすく言い換えてくれてるから、一字一句よく読みなさい

>地質学におけるこれまでの定説では、河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。
>地質学では、この現象の原因は、初めから小さな石が選択的に下流にまで運ばれることにあると考えていた。

上に書いてある通り、従来の説が小さな石が選択的に運ばれてくることだよ

よく読みなさいよ
3:2014/02/16(日) 16:51:17.69 ID:
>地質学におけるこれまでの定説では、河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。

えええええええええええええええええ、そうなん?
むしろ完璧に定説だろ、つか常識として扱われてただろ?
33:2014/02/16(日) 17:27:24.35 ID:
>>3
摩耗でそうなるとして計算すると、聖書の年代を超えて遡ってしまうのでアメリカではタブー。
5:2014/02/16(日) 16:52:54.42 ID:
え、小学生でも知ってることじゃなかったの?
8:2014/02/16(日) 16:55:38.76 ID:
>>5
って言うか小学校でそう習うよなw
10:2014/02/16(日) 16:57:01.39 ID:
摩耗して丸くなるんじゃなく最初から丸い石が流されただけって事を証明したのか
11:2014/02/16(日) 16:57:02.96 ID:
まーた嘘をw

アライグマが洗うから丸くなるのです
16:2014/02/16(日) 17:04:04.95 ID:
>>11
生まれて三か月、親がよそよそしくなったのです。いままであれだけ優しかったお母さんが
目も合わせてくれない…
そんな日が1週間続いたとき、川縁に連れていかれ
「これからここで石を洗うんだよ」「ずっとだよ」

周囲を見ると、石を洗っているたくさんの仲間。そこにはお父さんの姿もあったのです。
声をかけても反応はなく、石を洗うばかり。

「おまえも頑張るんだよ」
「お母さん、いつまでここにいればいいの?」
「…そうだね…いつまでだろうね…」

そう言ってお母さんは去っていきました。
それからどれだけの歳月がたったのか、お父さんはある時から見なくなり、気づくと周囲も
ずいぶん入れ替わっていました。
ぼくはあの日から石を洗いながら石にぼくの名前とお母さんの名前を書いて川に戻しています。
いつかこの石がお母さんの元に届きますように。
203:2014/02/20(木) 11:44:38.25 ID:
>>16
なにこれこわい

なにかのコピペ?
216:2014/02/20(木) 23:45:24.52 ID:
>>203
検索してもこのスレしか出てこないからコピペじゃないみたいだが
妙な味わいがあるというか・・・心に残るものがあるような・・・なんだこれはw
226:2014/02/21(金) 07:41:44.73 ID:
>>216
意味がわからなので意味教えて
229:2014/02/21(金) 09:23:14.16 ID:
>>226
内容の一節でググれ
大して出来のいい話じゃない
日付は聖書の章節で内容はユダヤ人のホロコースト
説明されなきゃわからないし説明されても「ふーん」で終わる
15:2014/02/16(日) 17:03:55.14 ID:
>この摩耗方程式により石は、高いカーブ曲線を描いている部分は早く摩耗するが、直線に近い部分やマイナスの
>カーブ曲線の箇所に関しては摩耗は全く生じないことが判った。

なんか方程式を解かなくても分かってたことだけど。
20:2014/02/16(日) 17:11:34.52 ID:
文意が意味不明。これは誤訳だな

>石が摩耗されることがこのパターンを形成する主要な要因となっているはいるものの、
>他にも2つのプロセスが生じることがこのパターンを形成させることを発見した。
>どういうことかというと、最初の段階として摩耗が生じることで石は丸くなる。
>しかし、同時に摩耗によって石が小さくなるためには、石は初めから
>滑らか(smooth)である必要があることを見つけたのである。

この部分は以下のような話

チームのモデルによると、これらのパターンを守るのに中心的役割を果たしているのが摩擦なのはたしかだが、
明瞭な2フェーズのプロセスに分かれて起こっていることが分かった。
第一のフェーズでは、摩擦が岩石を丸くする。
そして岩が丸くなってからのみ、摩擦が岩の直径を小さくするという第二のフェーズが起こるのだ。
36:2014/02/16(日) 17:35:06.63 ID:
>>20
□→〇→o というわけだな。
31:2014/02/16(日) 17:22:00.53 ID:
ということは、大きい石が割れて小さくなるってのは珍しいのかな?

それと、数ではずっと多い「砂」は、どうやってできるんだろうか?
48:2014/02/16(日) 18:21:49.60 ID:
つーか、「最初から丸い石」がどうやって生成されたのか説明出来ないだろ
この観点からは
53:2014/02/16(日) 19:01:51.80 ID:
どれだけ数学的手法を用いて石の形状と運搬の相関を調べたところで
実際に転石を拾ってきて、説得力のある議論を、現行の地質学的手法を用いたとき以上にできるとは思えないんだが

この石は多分この河の上流から流れて来て~、多分角が取れてて扁平率が高いから~、ってね
転石なんて転石同士を比較する程度でいいんだよ
54:2014/02/16(日) 19:01:53.75 ID:
ローリング・ストーンズ
68:2014/02/16(日) 20:08:01.44 ID:
飛行機が飛ぶメカニズムがはっきり分かってい無いんじゃなくて
単に流体力学が分からない奴がそういってるだけ
170:2014/02/18(火) 10:18:01.73 ID:
>>68
流体力学的に謎らしいけど・・・
171:2014/02/18(火) 10:41:53.22 ID:
>>170
そのデマの話しはもういいから
177:2014/02/18(火) 15:41:13.05 ID:
>>171
どこまで解明すれば「飛ぶ仕組み」が分かったと言えるかの話だろ
極端な話をすれば、そもそも物質の存在理由がわかってないんだしすべての事象に対して「完全には理解していない」と言えちゃうわけで…
178:2014/02/18(火) 16:41:01.97 ID:
>>177
流体力学レベルでは分かってるって話よ
そんなそもそも論は的外れ
82:2014/02/16(日) 21:43:29.61 ID:
馬鹿だなあ、実際はこうなんだよ

海にある砂が河を遡りながら少しずつ成長して
砂が砂利に、砂利が小石に、小石が石に
石が
巌となりて
苔の生すまで
88:2014/02/16(日) 22:06:31.72 ID:
川の上流から転がってくる最中に角をすべて削った結果、丸くなったんだろ。

小学生でも分かるわwww
91:2014/02/16(日) 22:28:36.06 ID:
下流に転がって来るとき尖ったところから削れてるんだよと
数学使って証明したという話か

丸い石が上流にあったんだとしてる定説の方がおかしいと
感覚的で気づくだろうに不思議だな
100:2014/02/16(日) 23:26:50.15 ID:
驚きやな。「下流の石が丸くて小さいのは流れていくうちに削られていく」って
常識だと思ってた。小学生の理科でもそう教えられているはずだが、地質学上の
難問だったの?!ぶったまげたよ。
106:2014/02/16(日) 23:48:27.12 ID:
>>100
それが定性的に正しいのは昔から知られてたこと。
ただし
「下流に流れて削られるから丸くなるのだ」という要因と
「丸くて流されやすいから下流に行くのだ」という要因の
どちらの比重が重いか決着がついていなかったと。

2要因の比重をある程度決められましたというのが今回のお話。
121:2014/02/17(月) 02:37:02.25 ID:
>>106
丸いと流されやすい
という考え方が意外だな

丸ければ滑らかだから水の抵抗を受けにくくて流れにくいのかと
101:2014/02/16(日) 23:28:20.05 ID:
石の丸さはどうやって測るのだ
坂道を転がる速さか
102:2014/02/16(日) 23:30:30.62 ID:
アメリカでは進化論も定説じゃないしな。
109:2014/02/16(日) 23:54:19.43 ID:
最近よく売ってる、動物の形をした
自然石もどきのほとんどは、最初から形をある程度作って
水と小石を混ぜガンガン回転させて、磨耗により自然石風に仕上げている
商売にも使われてる常識を、学者が知らないとかないない
116:2014/02/17(月) 00:32:58.47 ID:
ほんまや川の石っていつからあるのよ
上から移動してくるにしてもものすごい時間かかりそう
118:2014/02/17(月) 00:51:38.37 ID:
計算し証明するまでもないと直感的に分るような現象だけどな

あと変わったところでは川を遡る石、ってのがあった。
一見嘘のような話だが、川底に沈んでいたいびつな形をしている大きな石
の底のが水流で削られ、バランスを崩した巨石が上流側に倒れるのを
何度も繰り返して流れとは反対の上流に遡ったとか。地元では祀ってあったと思う。
126:2014/02/17(月) 05:46:26.62 ID:
小学生でも知ってます。補助金返上しなよ。
146:2014/02/17(月) 16:46:40.73 ID:
岩→石→砂→?
最終的にまた岩に戻るサイクルじゃないとこの世はいつか砂で埋まるはずなんだが
157:2014/02/17(月) 20:11:41.61 ID:
でもいくら流れても真球にならないのはなぜなんだぜ
161:2014/02/17(月) 20:50:38.80 ID:
>>157
均一に削れるからじゃないの
158:2014/02/17(月) 20:24:39.26 ID:
理系がアホだってってことが良く分かった。
168:2014/02/18(火) 08:52:21.98 ID:
ガラス片が完全に角が取れて丸いツヤ消しの石みたいになったやつ
砂浜で拾ったことないのかな
187:2014/02/18(火) 23:09:53.51 ID:
じゃあ以前は丸い石はどっから来たと思ってたんだ?
初めから丸い石なんてないでしょ
188:2014/02/18(火) 23:19:24.22 ID:
>>187
流れてる間に丸くなったのか、丸くなったから流れたのかの違いだろ
196:2014/02/19(水) 15:40:21.67 ID:
ちがうよ。夜になるとあちこちから小人が現れて、みんなでゴシゴシ磨くんだよ。
211:2014/02/20(木) 19:31:29.19 ID:
転がしてみて到達距離の分布が滑らかさの定義だろう
スカラー場の滑らかさ勾配
218:2014/02/21(金) 00:07:24.40 ID:
>2-217
この反応はコロンブスの卵まんま

この話を聞くまではオマエラもみんな「角張った石が流れてくる間に摩耗して丸くなった」とおもってたはず
220:2014/02/21(金) 00:19:58.82 ID:
これと一緒だろ「意味がわかると怖い話」でググれ

ある昼下がり。
小鳥のさえずる森の中を、一人の少女が走っていた。
「おかあさん!どこにいるの?」
叫ぶ少女。だが答えは無い。
そのうち少女は、とある家の前に辿り着いた。
「ここね!ここにいるのね!」
そう言って少女は扉を開けた。
だがそこにあったのは、たった一つの日記帳。
何も無い家の中心にポツリと置かれている。
少女はそっと手に取り、読み始めた。

5月16日
明日は楽しい楽しいクリスマス。 プレゼントがいっぱい。とっても楽しみ。

5月17日
サンタさんがこない。
サンタさんがこない。
サンタさんがこない。
サンタさんがこない。

5月18日
昨日はとっても楽しかった。サンタさんにいっぱいプレゼントもらっちゃった。
でもおかしいなぁ。そのプレゼントどこに置いたんだろう?

9月33日
時計の針がね、ゆっくりゆっくり私に近づいてくるの。

12月65日
今日ね、お外に出てみたの。
そしたら人がいっぱいいたんだよ。
いっぱいいっぱいいたんだよ。でもみんな変な色だった。なんでかな?
少女は突然、日記帳を閉じた。少女は気付いてしまったのだ。
そう。少女は、気付いてしまったのだ。
222:2014/02/21(金) 01:00:29.29 ID:
考えたこともなかったw

丸い石は流されやすい
石は流されると削れて丸くなる

両方とも正しいけど、どっちの影響が大きいのかはわかってなかったってことかw

そして角ばった石は流されても丸くならないことを突き止め
最初から丸っぽい石が、流されていくに従って削れて丸くなり、さらに流されやすくなって下流にたどり着く
こういう結論になったわけだなw
223:2014/02/21(金) 01:08:26.86 ID:
石川や浜の真砂は尽きるとも
夜に盗人の種は尽きまじ
241:2014/02/21(金) 20:59:48.47 ID:
あの、またつまんないこと言うんですが、砂は石に含まれますか?
246:2014/02/22(土) 09:34:55.28 ID:
川原にある石が上流から流されてきた証拠がないだろ
小石が流されてきているなんて見た事ないだろ
洪水で流されてきたとしても急には丸くならないだろ
何にも解明できてない馬鹿学者

川の石は水流によって削られる
石鹸が使っていくうちに丸くなるように
川底の石は丸く平べったくなっていく
流されながら丸くなるとしたらそれは球形状にならないとおかしい
水流のストレスの大きい部分がより削られやすいのだ
247:2014/02/22(土) 09:38:28.25 ID:
あと、上流に丸い石が少ないのは
水流が少ないために浸食を受けにくいだけ
253:2014/02/22(土) 10:47:54.40 ID:
>>247
川ってのは普通上流ほど流れが早くて、下流に行くほどゆるやかになるんやで…w
259:2014/02/22(土) 12:46:50.18 ID:
>>253
流れの激しい所に小石はない
流されるか削られるだけ
川の流れは石だけじゃなく
山を削り谷を作る
そんな事も解らないなんて恥ずかしい
261:2014/02/22(土) 13:06:21.73 ID:
>>259
もう言ってることが矛盾しまくりだなw
釣りなのか?
262:2014/02/22(土) 13:13:13.73 ID:
>>261
どこが矛盾してるのかな?

文句だけ一人前じゃ困るよ
263:2014/02/22(土) 13:26:06.74 ID:
>>262
小石が流されてきているなんて見た事ないと言ってるのに
流れが激しい所に小石はない、流されるか削られると言ったり

上流に丸い石が少ないのは水流が少ないからというのに対して
俺が上流のが流れが激しいだろとの返答が
「川の流れは石だけじゃなく、山を削り谷を作る」って意味が分からんぞw
264:2014/02/22(土) 13:44:42.13 ID:
>>263
この話は最初から丸い石が選択的に流されてきたといってるわけでね
そうじゃなくて水流で削られてるんですよと
そうなると上流で丸くない石は必然的に水流にあまりさらされていない事になる

山を削り谷を作るのは別の話
小石どころか地面すら簡単に削ってしまうんですよ、水流は
小石を丸くするくらい何のことはない
疑問に思うほうがおかしい
278:2014/02/22(土) 16:08:25.95 ID:
単純なことをムズかしく考えちゃって、どうするの?
296:2014/02/28(金) 16:20:36.26 ID:
岩石鉱物が専門の人なら
岩の組成によって転がりやすい、あるいは河川の流れで浮力を少しでも得やすい形状に
割れやすい岩の列挙する事もできるのかなあ?

これは河川流量が通常の量なら転がったり浮いたりしないけど、年に数回ある増水時には
河川の上流から中流に至る中間点では転がるし、そこで割れて小さくなる可能性もあるぞとか
298:2014/02/28(金) 21:08:05.68 ID:
なるほど人間と似ているな
丸くなれる要素を持った人は人生の流れに従い丸く小さくなってやがてキラキラと輝く海に出る

逆に歪な形の石みたいな奴は、まっとうな人生の流れに乗れず
途中で引っ掛かり、歪な形の石同士噛み合ってしまい余計流れが悪くなり
木の枝やらゴミやらに纏わり付かれ、周囲の水さえ濁っていく

自分の形が厳つくて格好いいのだと勘違いしたまま、いつまでも濁った場所から動けない
299:2014/02/28(金) 21:28:53.45 ID:
>>298
一般論として海のほうが濁ってますよ
上流の水はきれいだが、裏を返すと栄養が薄い
元スレ:http://www.anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1392536670/
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