科学機器

産 学 官との 連 携

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科学の峰々

東京農工大学 工学府機械システム工学専攻 教授

亀田正治 先生 に聞く

流体力学 と火山爆発・高速流れ
71 ・衝撃波・気泡の研究 下12

聞き手：南明則 日本科学機器協会 広報委員
同専務理事邦弘
同事務局参事武男

藏満
森尾と き：2012年10月17日
ところ：東京科学機器協会会議室（取材・編集協力：クリエイティブ・レイ㈱

安井久雄）

亀田

正治先生のプロフィール

1989年

東京大学工学部機械工学科卒業

1991年

東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻修士課程修了

1994年

東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻博士課程修了

1993年〜 1994年

日本学術振興会特別研究員

1994年〜 1997年

東京農工大学工学部機械システム工学科講師

1997年〜 2009年

東京農工大学工学部機械システム工学科助教授

2009年〜現在
1997年

東京農工大学工学府機械システム工学専攻教授

文部省在外研究員として独・アーヘン工科大学・米・ジョンズホプキンス大学・カリフォルニア工科大学に滞在

2001年

文部省在外研究員として独・ダルムシュタット工科大学に滞在〈研究分野〉
高速流体力学、混相流体力学、流体計測〈学会〉
日本機械学会
日本航空宇宙学会
可視化情報学会
日本流体力学会
日本混相流学会〈賞〉
日本機械学会奨励賞(研究)（1997年）
英国機械学会Thomas Hawksley Gold Medal(最優秀論文賞)（2009年）など〈著書〉
泡のエンジニアリング（テクノシステム、2005）
非侵襲・可視化技術ハンドブック（エヌ・ティー・エス、2007）
火山爆発のダイナミックス（東京大学出版会、2009）（いずれも分担執筆）など

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産 学 官との 連 携亀田ングを立てることや、観測ではマ圧力の低下にあるとされてい見ることのできない火山内部でます。私たちの興味は、圧力の進行するマグマや水の動き（素低下によって、どのような条件─ これまで亀田先生が火山噴過程）を明らかにする室内実験で発泡したマグマが爆発（破砕）火の解明に取り組まれるようにを行うべきだ、という機運が高されるのか、ということを明らなったきっかけなどをお聞きしまったようです。

かにすることです。長年行って博物学的な火山研究から数理学的なアプローチへ

爆発のきっかけは、マグてきましたが、引き続き、日本自分自身が研究に本格的に取きた室内実験や解析を通じて分

ではどのような火山研究が進めり組むようになったのは、文科かってきたことは、激しい爆発られているのか、お聞かせいた省の科研費特定領域研究「火山のきっかけとなるようなマグマだけますでしょうか。

爆発のダイナミックス」（2002の破砕には、破壊に必要な力が年〜2006年）の計画研究に参画加わっていることに加えて、マ流体力学を研究していたしてからです。このプロジェク

グマ自体が固体的な性質を示す

私に火山学の研究者から声がかトは、先に述べた機運に沿ってことが必要だ、ということです。

かった背景には、火山学の方向「噴火現象の仕組みを体系的に地震とは異なり、火山は形が性の変化がありました。

理解する」ことを目差したもの

はっきり見えているので、ある火山噴火はバラエティに富んで、火山学者だけでなく、私の程度の観測体制を有する火山ででいるため、以前の火山学は、ような機械系の流体研究者も多あれば、噴火の発生自体を見落個別の火山や個別の噴火の研究く加わっていました。とす可能性は低いとされていま亀田に重点を置いた観測を主体とする博物学的な色彩が濃かったようです。状況が変化したのはおマグマの圧力低下によって火山噴火が起こる

そらく20年前くらいのことだと思います。
火山学者の中から、「火山現す。しかし、我々の実験からは、破壊に必要な力が加わっている際のマグマの挙動はmetastableで、爆発的な噴火になるか否か

─ 火山噴火はどのようにしては、発泡マグマの不均質性に強起こるのでしょうか。

く依存しているようだ、という象をつかさどる物理法則」を系

火山噴火は高速流体力学と気泡力学の接点にあり、どのような条件で発泡したマグマが破砕するのかを明らかにしようと室内実験や解析を行ってきたことが分かりつつあります。

マグマの破砕過程には、（a）
亀裂の発生、伝播による分裂と（b）
気泡膨張後の液膜不安定による分裂、という２つのシナリオがあり、（a）の過程を経ると、マグマ内に閉じ込められていたガスが急激に放出されるため、大規模な爆発につながると考えられている

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統的に整理して数理的なモデリ

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これは本当の意味での「私見」

測から火山活動の高まりを把握

山体を透過する素粒子の量を画ですが、地震と同様に、火山噴し、噴火開始時期をおおよそ予像計測することによって山のど火の発生や進行過程の予測には、測できる段階にある、と聞いてこに空洞やマグマがあるのかを確率的な要素を含めざるを得ないます。

計測することができます。また、いのではないかと思っています。

しかし、同じような噴火を繰

雲仙普賢岳では、10年ほど前にり返している火山であれば経験科学的な掘削が行われ、マグマ─ ちなみに、先生が参画されに基づいて噴火時期を予測するの通り道である火道の様子など

た文部科学省のプロジェクトは、ことは不可能ではないと思いまが明らかになるなど、さまざま2006年をもって完全に終了した

すが、経験則だけからすべてのな方法で内部を把握しようといのでしょうか。

噴火を予測することは無理なのう努力が続けられています。

ではないでしょうか。
亀田

はい。このプロジェクト

しかし、火山内部のマグマの動きをリアルタイムで計測するは5年計画で実施され、火山爆

─ 火山が噴火したあと、どの技術を確立するのにはまだ時間発の体系的な理解、すなわち、ような動きをするのかは予測でが必要だと思います。

物理的な法則の解明を目差したきるのでしょうか。
─ マグマが噴き出すためには、研究が行われました。プロジェ
クト自体は2006年で終わりまし亀田

それはさらに難しい問題

マグマ自体が固い動きをするとたが、終了後もいろいろな研究です。例えば、10年前のことにいうことでした。一般的にはマが続けられています。

なりますが、当時の火山学の知グマというと、どろどろと柔ら識を総合しても、三宅島の火山かいものを想像するように思い噴火がどのような経過をたどるますが、そのような状態では噴のかをつかむことはできなかっ火は起こらないということでしたようです。

ょうか。

するところがあるかもしれませ─ それらを予測するための研亀田んが、いくつかお聞きしたいと究としては、どのようなものがでももちろん噴火は生じます。

思います。現在の火山研究から行われているのでしょうか。

マグマの固さ（高い粘度）が必

観測体制の充実によって噴火の発生自体は予測可能
─ 今までの先生のお話と重複すると、富士山などがいつ噴火いいえ、柔らかいマグマ要なのは、広範囲に火山灰をまするのか、前もって分かるとい亀田

うことでしょうか。

な観測網の充実化、数理学的なこれまで述べてきたようき散らすような爆発的な噴火の発生です。

モデルに基づくシミュレーショ

たとえば、ハワイのキラウエンや私たちのような室内実験を

ア火山や伊豆大島のマグマは、ているので、噴火するとすれば、通じて火山噴火の素過程を明ら比較的やわらかく（粘度が低く）、その観測網に何らかのことが引かにすることに加えて、火山の発泡したマグマは火口まで穏やっかかるはずです。地震のよう地下構造やマグマの動きを計測かに達し、どろどろと流れ出まに予兆もなく、火山噴火が起こする手法を研究しているグルーす。このようにやわらかいマグることはありません。専門の先プがあります。

マからは激しい爆発は生じませ亀田

富士山は観測網が充実し生からは、これまで複数回の火宇宙線の中に含まれるミュオ山噴火を経験した火山では、観ンという名の素粒子を使うと、10ん。
これに対して、桜島などは、

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エトナ火山の溶岩と水あめ。マグマのように粘り気があり、かつ、ゴムのようなのび方をしない、という点で、水あめはマグマの性質をよく表している

マグマ模擬材料による破砕実験の様子。（左）直ちに破砕された例、（右）破砕せずに膨張した例。このような実験を丁寧に行うことで、破砕の有無をつかさどるメカニズムが明らかになりつつある

マグマが比較的固く（粘度が高下に入り込み、常に水が供給さく）、マグマの中に閉じ込められている状態にあります。

国はこれまで以上にプロジェクトへの支援をれたガスはマグマの殻を破るよ

このように水を含んだマグマうに急激に噴出するため、爆発が火山噴火を起こすことは分か的噴火と呼ばれる激しい噴火がるのですが、前にも述べたとお─ これまでのお話のように、起きやすいとされています。室り、どのように噴火をするのか、亀田先生の研究は多岐にわたっ

内実験や理論的な解析からは、現状では正確な予測は難しいとていますが、現代の科学研究にマグマに加わる圧力変化の急激思います。特に噴火開始後の進おける課題や問題点があれば、さとマグマの粘度の兼ね合いで行過程については、予測も確率お聞かせいただけますか。また、爆発的な噴火が生じるかどうか論にならざるを得ないだろう、その解決にはどのような対策やが決まっているのではないかとと考えています。

取り組みが必要でしょうか。

考えられます。
─ 先ほどの話で、室内実験によって、火山内部で進行するマグマや水の動きを明らかにする機運が高まったとありましたが、火山の噴火には水の影響も大きいのでしょうか。
亀田

そうですね、火山噴火の大きな要因は、マグマに水が含まれることです。日本の火山は海からのプレートが沈み込むところにあるので、海水が相当地

急減圧破砕模擬実験装置の図。火道内部の高圧を模擬するため、100気圧まで加圧することが可能であり、圧力を速やかに低下させるための工夫が施されている。また、水あめを模擬材料として用いることで、常温での実験ができるため、欧州で行われている同種の実験に比べて大きな試料を使えることも特徴の一つとなっている

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亀田

メジャー（主専攻分野）に対する確固たる識見を有しつせるようにしなければいけないたちが同じように研究費を得ると思います。

ことができるかどうかは、国のつ、異分野の内容にもある程度

私自身はこれまで火山研究やの知見を持つような、幅広い視

感圧塗料の研究開発などに携わ野を持った人材を育てることがってきましたが、きっかけがなそれと、研究で一番お金がか重要なのではないかと思っていければ異分野であるそれらの研かるのが人件費なのですが、日ます。このことは、現在の研究究には手を出さなかったと思い

本では人にあまりお金をかけて者養成における需要と供給のミます。参画したきっかけは国家いません。欧米では、博士課程

スマッチを解消するためにも、プロジェクトでしたので、私のの学生には、プロの研究者の卵教育する側が強く意識する必要

経験から言えば、国にはそういとして給費があることが普通でがあります。

うプロジェクトをもっと増やしすが、日本では多くの学生は授また、視野を広げる工夫としていってもらいたいと思います。

業料を払って研究を行っていまて、国にはこれまで以上に学際それと国民の理解も必須だと的なプロジェクトへの支援を行思います。平成7年に始まったまた、有期の研究ポストはそってほしいと思っています。先科学技術基本計画のおかげで、れなりに用意されているものの、に紹介した科研費特定領域研究

大学などで行われる科学研究に常勤の研究者のポストが増えてでも、その活動を経た結果とし対しては、この20年は多額の資いるわけではないので、優秀でて、機械系の研究者顔負けの大金が投入され充実していました

あっても、若い研究者からは、規模数値シミュレーションや精が、今後も同じように資金が投

来年も研究を続けられるかどう

密な室内実験を行う火山学研究下されるかは分からず、綱渡りか分からない、どうすればいい者が増えているのは良い例だとのようなところがあります。のかといった声が聞かれます。

思います。

財政状況のことがあるので、かなり心配しています。

す。

一例ではiPS細胞の研究が挙げられると思います。先日、山─ 産業界との共同研究、いわ─ 異分野の研究者の交流を活中教授がノーベル賞医学・生理

ゆる産学連携については、どの発にするためにも、教育者と国学賞を受賞しましたが、とてもようにお考えでしょうか。

家プロジェクトの役割が重要と良かったと思いました。国の財いうことですね。

政状況が悪いので、今回ノーベ

亀田ル賞を取らなければ、研究資金には力を入れており、私の周りを集めるのに苦労したのではなの先生方は産学連携を活発に行いかと思います。っていますし、私自身も積極的

亀田

現代は1つの専攻分野だ

けでは解決できない問題が増えていると思います。そして私自東京農工大学は産学連携に推進すべきだと考えています。

身は、専攻を超えて研究に取り

─ 亀田先生のご研究では研究

ただ、私の場合は、主な研究パ組んだところに、サイエンスの費は潤沢なのでしょうか。

ートナーは宇宙航空研究開発機フロンティアがあると信じてい構の研究者なので、官との共同
亀田

私はプロの研究者になっ研究が中心です。また、私の興

そのためにも教育者は、研究て20年ほどが経ちますが、外部味の中心が自然科学にあること

者を育てる上で、1つのメジャ資金には比較的恵まれていたのから、モノづくりの企業との連ーに充分な知見を持たせるととではないかと思います。ただし、携は一部にとどまっています。

もに、多くの分野に関心を持た20年後、私の次の世代の研究者ます。

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産 学 官との 連 携循環の研究に関わりたいと考え亀田

いますが、定年についてはどのています。ということで、貴協会のホームようにお考えでしょうか。

本インタビューを受ける

ページの会員企業リストを拝見─ 昨今、日本近海には豊富なしたところ、これまでに、私が日本の場合、研究意欲も海洋資源が眠っていると言われお世話になった数多くの会社が能力もまだあるのに、年齢によるようになりましたが、まだま名前を連ねていることを知りまって強制的に退職してもらう制だ研究の進んでいない分野ですした。

度になっています。欧米では、ね。

亀田

私自身も、感圧塗料というセ研究者が自分で研究資金を獲得

ンサの開発を通じて、多くの分できるうちは、本人が辞めると亀田

日本は世界で第6位の広野にわたる知識だけでなく、「商言わない限り、研究を続けられい水域面積（領海と排他的経済品」としての機能や信頼性を得ます。

水域）を持っていますが、深海るためには、単なる研究とは比日本でも制度の改革は必要かは宇宙より行きづらく、海面かべものにならない労力が必要でもしれませんが、この問題は若ら11kmより先にはまだ人が行あることを感じています。そのい研究者の就職口を減らすことっていません。

ような労力に対して感謝するとと表裏一体の関係にあり、簡単また、よく知られた話ですが、ともに、日本の発展のためにも、にこうだということは難しいよ

二酸化炭素の循環における海洋不断に開発努力を続けてほしいうに思います。の役割は非常に大きいにもかかと願っています。また、計測器わらず、その仕組みはまだまだがないとそれを自分たちで作ら解明されていません。

なければなりませんが、幸い日海洋・深海研究に次なる大きな可能性が機械系の研究者の中には海面本にはさまざまな計測器があり、で二酸化炭素がどう取り込まれそれを利用できることを大変あ─ 先生の一連の研究は自然やているのかを研究しているグルりがたく思っています。

地球などを幅広く対象にされてープがありますが、この分野もいますが、今後、取り組んでみさまざまな研究を総合して解明たい研究分野や関心を寄せていに取り組むべきだと思います。

る対象があれば、お聞かせください。
亀田

これまでも協会会員企業の科学機器を利用

私がフロンティアだと思っているのは、海洋（深海）で

─ 最後に、研究サポート産業す。資源の供給源としての可能としての科学機器業界に身を置性だけでなく、地球規模での二くメーカーやディーラー、ある酸化炭素などの物質循環を把握

いは団体に対して、ご要望やごするという点でも、生命の起源意見がありましたらお願いいたを探るという点でも重要なフィします。また、励ましのお言葉ールドです。などを賜わることができれば、どのような形になるかはまだ決めていませんが、近々、物質

次号「科学の峰々」1月号では公益財団法人 日本科学協会

大島美恵子 会長に我々も仕事への励みにできると生物化学・病態代謝学・公益学思います。

についてお話いただきます。

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─ 先生にはまだ先のことと思12