２１世紀の人と自然の共生

　　　　　　　　　　　　　　　　　京都大学大学院理学研究科長　尾池和夫

１．地球の自然とエネルギー

　地震は自然現象であり震災は社会問題である。同じように熱帯低気圧による台風も降水も、また豪雨も豪雪も自然現象であるが、これらによる風水害が人に影響を与える。噴火も自然であるが、降灰や火山体の崩壊は災害をもたらせる。

　災害を軽減するためには自然のしくみを理解しなければならない。地球内部のエネルギーの消費する大規模の現象は４種類ある。地震と噴火は急激な現象である。定常的には地中から外に向かう熱の流出があり、地下にもぐると地表より温度が高い。これら３つはすべて自然現象としてずっと続いている消費であるが、第４番目のエネルギー消費が人によるもので、近代になって急激な消費量の増加を生んだ。

　地球上の自然のエネルギーと人類によるその利用を考えてみる。台風を例にとると、台風は平均的に約１０１８ ジュールのエネルギーを持つ。大ざっぱに比べて約５００万トンの石油を燃やしたときに出るエネルギーに当たる。この台風の活動は、熱帯の海域で高温・高湿の空気中にある水蒸気が凝結するときに放出する潜熱によって維持され、発達させられる。今、世界の１年間に消費するエネルギーが、石油に換算して９０億トンとすると、人は毎年、台風２０００個分くらいのエネルギーを消費していることになる。

　地震の規模はマグニチュードという対数軸のものさしで表現されているが、地震によって生じる地震波エネルギーにすると、マグニチュード７．５で１０１６ジュール、９．５で１０１９ジュールくらいになる。マグチュード９．５の地震は知られている最大規模の地震で、１９６０年５月２２日のチリ地震であり、プレート境界が約１０００キロにわたってずれる運動によって起こった。

　地震も噴火も同じ程度のエネルギーを消費している。最近は巨大な噴火がないが、歴史時代の最大級の噴火では、ざっと１００億トンのマグマを噴出した場合もあり、歴史記録よりも前にさかのぼって地質を調べると、さらにその１０倍ほどの噴火活動の跡が見つかる。噴火のエネルギー消費の大部分はマグマの噴出による熱エネルギーの形をとり、爆発のエネルギーは、はるかに小さい。

　地震は、固体地球の表層を覆っているプレートの水平運動で非静水圧場が形成され、岩盤の中にずれ応力が蓄積して発生する。破壊面で岩盤がずれを起こして地震波を生み出す。地球内部の熱による運動が、ひずみエネルギーを蓄積して、岩盤がずれ、ずれの一部は地表に出て活断層地形を作り、ずれ運動から強震動が伝わる。

２．エネルギーの利用

　台風は太陽エネルギーにより、地震や噴火は固体地球内部のエネルギーによって起こる。このようなエネルギーを利用できないだろうかということを人は考えて、まず利用は無理だろうと結局あきらめる。ところが、実は知らない間にこれらの大規模な自然現象のエネルギーを、人は大きく利用しているのである。

　台風による熱や水の輸送は、毎年日本の国土をうるおしてきた。洪水は豊かな堆積を生み出してきた。浸食による河川の流路を利用して交通が発達した。これらは台風のエネルギーによって、大規模な工事を自然が長い期間に実行してきたと考えれば、その台風のエネルギーを人はすでに最大限に利用してきたことになる。

　大地震は、活断層運動とともに発生し、１回の地震で活断層は数メートルのずれを起こす。そのずれの蓄積によって隆起した山地から沈降した低地へ土砂が供給され、平野や盆地が発達した。水平ずれの破砕帯を利用して道ができ、文化の交流が行われた。例えば、花折断層に沿う鯖街道で日本海の鯖が京へ運ばれてきた。また火山の噴火も豊かな堆積を発達させた。

　このように、日本の都市は地震や噴火や台風のおかげで作り上げられた盆地や平野に発達したものであり、自然現象の大規模なエネルギー消費によって都市の基盤は作られたのである。だから活断層地形の発達した西日本では、大地震は大都市に起こる。日本列島そのものがプレート運動によってできたと考えてもよい。

　日本の土木技術の進歩はめざましいとはいえ、自然の作った平野や道の規模は、はるかに大きい。その規模の大きさには時間の要素が含まれていることに注目する必要がある。長期間かけて安定化方向に自然エネルギーで作り上げられてきた地形が、短期間で急激に改変されると、改変の規模が小さくても自然のバランスが崩れて、予想もできないことが起こる。そこに自然と人の共生を考えるときの基本テーマがある。

　１９世紀から２０世紀は、エネルギーと材料を大量に消費する時代であったが、それができなくなる２１世紀には、自然と人との共生が大きなテーマとなる。近代の文明は、鉱物資源やエネルギー資源の消費量を急激に増加させることによって発展してきた。これらはいずれも４６億年の地球の歴史の中で自然が蓄えてきたものである。D.F.ハバートの時計を借りて地球の１年を１秒に換算し、この地球の歴史を見ると、地球が生まれたのが１４０年前になる。換算した時間軸の中で１ヶ月前に人類が誕生し、１週間前に火を使い始め、１５分前に化石エネルギーの利用を始めた。石油の採掘は２分前に身につけた技術であり、爆発的に消費量が増えて現在はそのピークに近く、今のままだと１分後には石油の９０％を使いつくしてしまうことになるといわれている。

　３．科学と技術のテーマ

　技術文明の焦点は、今まで、情報とエネルギーと材料に向けられてきた。さらに、生物と生命の現象や人の脳と心にも技術開発の目標がおかれている。

　人類は、地球に誕生して最初の長い間、森や土石や水や太陽の光の中で暮らした。これらの地球上の状態は、地球と太陽のエネルギーによって長期間につくり出されたものである。人はやがて、森を切り開き、地面を掘り水の流れを変えた。今では惑星間空間へも出かけたり人工物体を送り出すようになり、太陽エネルギーの新しい利用方法も研究テーマになっている。

　防災の問題も、技術の急激な発展のテーマであり、経済活動の中心でもあった。土石流を防ぐのに砂防ダムを作った。すぐ埋まってしまうので、つぎつぎとダムを作り、それが今では日本の渓谷の風物誌になってしまった。それでも土石流は完全に防ぐことができないのは、最近の鹿児島県の例を見るまでもなくわかる。災害を防げないだけでなく、ダムは浸食による平野の堆積層の発達を止めてしまっている。

　都会では、表面に土のない広大な土地ができていて、雨水は浸透せず、高い防潮堤などのおかげで、集中豪雨があるとあっという間に水浸しとなり、街から水が引かない。改造された列島では、昔はなかった型の災害が生まれた。

　災害の軽減は人類のテーマであるが、自然現象のしくみを多面的によく理解して、現象に対するハードの対策だけですまさず、長期と短期の予測技術の実用化と、現象を受け流す知恵がこれからますます求められると、私は思っている。ずいぶん進歩した気象情報と同じように、地下の活動に関する観測に基づく情報の提供も、国の基本的な仕事だと思う。その観点から「地震・火山庁」の設置を、日本学術会議からも提言した。

　「地球にやさしい」とうたう不遜な商品もあるが、人が考えなければならないのは、いかに「地球がやさしい」かということである。その優しさに甘えて人は自然を改造することも続けてきた。自然と人との共生には、謙虚に地球の優しさを理解し、自然のしくみを知り、自然を壊さない暮らし方を考えることが必要である。そのための科学と技術の発展をはかることが、今何よりも大切であろう。