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日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内

はしもと じょーじ

12（要旨）地球物理学的な視点でまとめたハワイ島の火山見学案内である．本稿は無保証である ．本稿に関連
していかなる損害が発生したとしても，筆者は一切責任をとらない．

1. 地球物理学者による火山見学案内

いてみたくなるものがたくさん見つかる．以下，筆者がハワイで見たいくつかのものについて述べる．

表題は早川由起夫先生の「ハワイ島の火山見学案内」[1] にちなんでつけさせていただいた．筆者はハワイ

2. キラウエア・カルデラとその周辺に行くたび，早川先生のハワイ見学案内を読み直している．この文書は早川先生の見学案内を上書きするも

キラウエア（Kilauea）の標高は 1,247 m，山頂には 5のではなく，地球物理学的な視点で早川先生の見学案

km × 3 km の大きさのカルデラがあり ，カルデラ内

35内を補完するものと思っていただきたい ．なお，ハには直径 1 km のハレマウマウ（Halemaumau）火口がワイ訪間にかかわる基本事項はここでは述べない．各

ある
（図 1）
．2018 年 3 月現在，ハレマウマウ火口の一種の旅行ガイドブックを参考にしてください．

部は溶岩湖になっていて，溶岩湖の表面でバブルがは

筆者はここ 10 年の間に 6 回ハワイ火山国立公園 [2]

じける際に空中へ跳ね飛ばされる溶岩は，ジャッガーを訪れた．うち 2 回（2009 年 6 月，2012 年 7 月）はマウナ・博物館（Jaggar Museum）から見ることができる（溶岩

ケア（Mauna Kea）山頂で天文観測をおこなった後の湖の頭位が低いときは見えないこともある）．

天文学者を相手に火山の説明をおこない，4 回（2013以前には，キラウエア・カルデラ内に降りるトレイ

年 3 月，2014 年 3 月，2015 年 3 月，2018 年 3 月）は巡検

ル（Halemaumau Trail）を使ってハレマウマウのすぐで岡山大学理学部（物理学科，化学科，生物学科，地横まで行くことができたが，現在は火口から立ち昇る球科学科）の 1～2 年生を相手に火山の説明をおこなっ

噴煙のためキラウエア・カルデラ内は立入り禁止にな

4

た ．筆者は火山については素人であるが，ハワイのっている．また，キラウエア・カルデラを一周するク

火山はわかりやすく，地球物理学の練習間題として解レーター・リム・ドライブ（Crater Rim Drive）とクレ

1. 岡山大学理学部地球科学科
george@gfd-dennou.org
2. このような文章を掲載するという決定をした遊星人編集部の判断は英断なのか蛮勇なのか，
その判定は読者に任されている．
3.「はしもとを地球物理学者と認めることはできない」という意
見は正しいかもしれないが，それに対しては「野暮なことは言わないで」とだけ答える．
4. 岡山大学理学部のハワイ実習は地球科学巡検と生物学実習を混ぜ合わせた内容で実施されている．過去 4 回の実施内容は
ウ ェ ブ（http://epa.desc.okayama-u.ac.jp/%7Efrontier/hawaii.
htm）
で見ることができる．

ーター・リム・トレイル（Crater Rim Trail）も，カルデラの南西側は立入り禁止になっていて，一周りする
6

ことはできない．これは火山ガスが北東貿易風 によって南西側に流されるためである．

5. 大きさだけなら阿蘇カルデラの方がずっと大きい．

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと

2.1

67

岩湖の上を歩くことができる．溶岩湖の上に降りるに

ビジター・センターは，キラウエア・イキ・トレイルと呼ばれる一周 6.4

ハワイ火山国立公園の入口で入場料を払って中に入km のトレイルを利用する．トレイルを歩き始める前

ったら，まずキラウエア・ビジター・センター（Kilauea  

に，ハワイ火山国立公園が発行しているトレイル・ガ

Visitor   Center）に行く．噴火に関する情報，立入禁イド（Kilaue Iki Trail Guide）[3] をビジター・センター止区域の設定，レンジャーによる解説の時間，などをなどで入手しておくとよい．

確認し，地図や書籍を入手する．あと，ここにはまと
7

2.2.1

もなトイレがある ．
ビジター・センター前の屋根の下に，よくできたハ
ワイ島の立体模型がある（図 2）．海底地形も表現されキラウエア・イキ・トレイル

この節の記述は主にトレイル・ガイド [3] に基づいている．

ていて，海面上と海面下で山体の傾斜が異なっている

キラウエア・イキ・トレイルの起点はクレーターのこ と が わ か る． ま た， ハ ワ イ 島 の 火 山 は， ロ イ ヒ

北東にあるキラウエア・イキ展望台で，ここからはク

8（Loihi）， マ ウ ナ・ ロ ア（Mauna Loa）， フ ア ラ ラ イ
9

レーターの全景を見ることができる．1959 年の噴火前，（Hualalai），と続くロア・トレンド（Loa trend）と，

クレーターの底は森林で覆われていて，クレーターのキラウエア，マウナ・ケア，コハラ（Kohala），と続

深さは現在の約 2 倍の 244 m であった．クレーター壁

10

くケア・トレンド（Kea trend） という，ほぼ平行な 2から流れ出た溶岩は，クレーターを半分の深さまで溶つの曲線に沿って並んでいることも，立体模型から見岩で満たし，噴出口は溶岩湖の下に埋もれた．溶岩のてとれる．

噴出時の温度は 1490 K．噴出口から噴き上げられた時間があるなら，ビジター・センターから道を渡っ

溶岩は 580 m の高さまであがり，これはハワイで観測て反対側に行ってみる．森を抜けると，ボルケーノ・された最も高い溶岩噴泉となった．現在のクレーター

ハウス（Volcano House）の正面玄関前に出る．そのまの底はとても平坦で，かつては液体で満たされていた

11

ま直進して建物を通り抜けると ，キラウエア・カル

ことを実感することができる．また，上から見るとト12

デラのへりに出る（図 1）．正面にハレマウマウがあり， レイルは白い筋として認識される ．
噴煙が立ち上っているのが見える．右の方にはハワイ
火山観測所（HVO）も見える．

2.2

キラウエア・イキ

トレイルの起点から出発して反時計回りにクレーターのへりを進んでいくと，クレーターの向こう側（南
側）
）
にある丘
（プウ・プアイ，Puu Puai）
がよく見える
ところに出る．この丘はスコリア丘で，1959 年の噴キラウエア・イキ（Kilauea Iki）はキラウエア・カル

火で噴き上げられたスコリアが堆積して形成したもの

デラのすぐ隣にあるピット・クレーターである．ピッである．クレーターの底には噴出口の跡が見え，噴出ト・クレーターは地下にできた空洞の天井が崩落する口に接するクレーター壁面は噴出口からの噴気にさらことで形成される．キラウエア・イキ・クレーターはされたことで周囲とは異なる赤茶けた色になっている．

1959 年 11 月にクレーター壁から溶岩が噴き出て溶岩さらにトレイルを進んでクレーターの底への降り口湖になった．現在，溶岩湖は冷えて固まっており，溶に到着したら，階段になっているトレイルを降りる．

6. 貿易風
（trade wind）はいつも変わらず同じ方向に吹く．風向
きがくるくると変わるようなら南西側だけでなく火口のまわり 360°を立ち入り禁止にしなければならなかったはずである．
ちなみに，trade wind において trade が示すのは「貿易」ではなく「いつも同じ」である．大航海時代には貿易風を利用して貿易がおこなわれたが，trade wind は貿易に利用されたからtrade なのではなく，いつも同じ方向に吹くから trade なのである．
7. 公園内にトイレがある場所は限られているので，行けるときに行っておく．
8. ハワイ島の南東沖にある海底火山．現在の山頂は海面下約1,000m．

9. ロ ア・ ト レ ン ド は， マ フ コ ナ（Mahukona）， カ ホ オ ラ ウ ェ（Kahoolawe）， ラ ナ イ（Lanai）， ウ ェ ス ト・ モ ロ カ イ（West
Molokai），と続く．
10. ケア・トレンドは，ハレアカラ（Haleakala），ウェスト・マウイ（West Maui），イースト・モロカイ（East Molokai），と続く．
11. ボルケーノ・ハウスは 1877 年開業の由緒正しいホテル．正面
玄関から入ってただ通り抜けるだけというのは気後れしてし
まうかもしれないが，筆者は今まで一度も止められたことがないので多分大丈夫なはず．うちの学生さんに言わせると，
売店の士産物の品質はピカイチとのこと．
12. トレイルが周囲よりも白く見えるのは，ハイカーが踏みつけることでトレイル上の粒子が周囲にある粒子よりも細かくなっているためと思われる．

68

日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 201818

1959 年の噴火では，溶岩の噴出が止まった後，溶岩こなった場所をいくつか見つけることができる ．い湖に貯まった溶岩の一部が噴出口から排出されて溶岩

くつかの穴には蓋が付けてあり，高温の蒸気が噴き出࠾औͨ͠ͷ͸ 1988 ೥Ͱɼͦͷͱ͖͸஍දԼ 73-100 m ʹϝϧτ͕Θ͔ͣʹ࢒͍͚ͬͯͨͩͰ

13

19

湖の表面は約 15 m 下がった ．溶岩湖の表面を覆っしているものもある ．ドリル・コアを最後に採取し͋ͬͨɽ1990 ೥୅ͷ൒͹·Ͱʹ༹‫ބؠ‬͸‫׬‬શʹ‫ݻ‬Խͨ͠ͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɽυϦϧɾίΞͷ
ていたクラストの一部は，かつて表面があった位置にたのは 1988 年で，そのときは地下 73-100 m にメルト

取 り 残 さ れ て 現 在 は テ ラ ス࠾औʹΑͬͯɼ΋ͱ΋ͱͷΫϨʔλʔͷఈ͸෾ՐલΑΓ΋௜ΜͰ͍Δ͜ͱ΋໌Β͔ʹ͞Εͨɽ
を作っている（lava
がわずかに残っていただけであった．1990 年代の半
subsidence terrace）．クレーターの底に降りるときにばまでに溶岩湖は完全に固化したと考えられている．

テラスの位置を同定できれば，そこがかつての溶岩湖

ドリル・コアの採取によって，もともとのクレーター༹‫ބؠ‬ͷਂ͞͸ 135 m ͱਪఆ͞Ε͍ͯΔɽ

の表面ということになる．

の底が噴火前に比べて沈んでいることも明らかにされΫϨʔλʔͷఈΛԣஅ͠ऴ͑ͨ‫ޙ‬͸ɼ৿ͷதͷτϨΠϧΛొͬͯΫϨʔλʔͷ΁Γ·Ͱ্

クレーターの底に降りて岩石を見ると，緑色をした

た．溶岩湖の深さは 135 m と推定されている．

14

͕ΔɽΫϨʔλʔͷఈ͔Βग़ΔલʹৼΓฦΔͱɼ໨ͷલʹ͸पғΛ‫Ͱ֑ͳٸ‬ғ·ΕͨΩϥ΢Τ
カンラン石の結晶を見つけることができる（図 3） ．
クレーターの底を横断し終えた後は，森の中のトレトレイルを少し進んで，1959 年の噴火で溶岩を噴き

イルを登ってクレーターのへりまで上がる．クレータ

出した噴出口に近づく．噴出口とその周辺は，崩落しーの底から出る前に振り返ると，目の前には周囲を急た岩石で覆われており足場が悪い．足下の岩石は崩れな崖で囲まれたキラウエア・イキ・クレーターの平坦やすく危険であるが，柵などはないので，噴出口を覗な地面が広がっている（図 4）．そしてその先の遠くにΞɾΠΩɾΫϨʔλʔͷฏୱͳ஍໘͕޿͕͍ͬͯΔ (ਤ 4)ɽͦͯͦ͠ͷઌͷԕ͘ʹ͸Ϛ΢φɾϩΞͷͳͩΒ͔ͳࢁମ͕‫͑ݟ‬ΔɽϚ΢φɾϩΞͷࢁ௖͸ւൈ 4,000m Ҏ্ɼΩϥ΢ΤΞ͔ΒͰ
15

き込むところまで移動することができる
はマウナ・ロアのなだらかな山体が見える．マウナ・͍ۙඪߴ͕ࠩ͋Δͷ͕ͩɼͳͩΒ͔͗ͯ͢ࢁͰ͋ΔΑ͏ʹ‫͍ͳ͑ݟ‬ɽͦΕͰ΋‫ق‬અ
΋ 3,000m．また，噴出口から振り返って反対側を見ると，クレーター壁にロアの山頂は海抜 4,000 m 以上，キラウエアからでもʹΑͬͯ͸ࢁ௖෇͕ۙੵઇͰന͘ͳΔͷͰɼѥ೤ଳͰ΋ઇ͕߱Δ͘Β͍ʹߴ͍ࢁͳͷͰ͋Δɽ
植生のない部分があるのを見つけることができる．こ3,000 m 近い標高差があるのだが，なだらかすぎて山
れは噴出口から放出されたスコリアが積もった場所でであるように見えない．それでも季節によっては山頂ある．

付近が雪で白くなるので，亜熱帯でも雪が積もるくら

噴出口を過ぎて少し進むと，トレイルの左右に高く2.2.2

いに高い山なのである．

༹‫ྫྷބؠ‬٫ʹ·ͭΘΔߟ࡯

なった場所が現れる．これらの高まりは，プウ・プア
16

イから崩れ落ちたもので ，溶岩湖が固まる前に移動

2.2.2

溶岩湖冷却にまつわる考察

は蒸気が噴き出している場所をいくつか確認すること

形成から冷却・固化に至る一連の過程が様々な方法でができる．地中に浸み込んだ雨水が，内部にあるまだ観測されている．ここでは，溶岩湖表面の沈降速度，

Ωϥ΢ΤΞɾΠΩͰ͸ɼ༹‫ؠ‬ͷ෾ग़ʹΑΔ༹‫ބؠ‬ͷ‫ܗ‬੒͔Βྫྷ٫ɾ‫ݻ‬ԽʹࢸΔҰ࿈ͷաఔ
して現在の位置に落ち着いたとのこと．また，周囲にキラウエア・イキでは，溶岩の噴出による溶岩湖の͕༷ʑͳํ๏Ͱ‫؍‬ଌ͞Ε͍ͯΔɽ͜͜Ͱ͸ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷ௜߱଎౓ɼ༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓͕Ωϡ

高温の岩石によって加熱されて蒸気になったもので，溶岩湖内部の温度がキュリー温度になる深さ，溶岩湖(༹‫ބؠ‬पลͷ஍දԹ౓ͱͷࠩ)ɼͱ͍͏ 3 ͭͷϦʔ఺Թ౓ʹͳΔਂ͞ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ภࠩ
うっかり近づくとやけどする熱さである．蒸気が噴き表面の温度偏差（溶岩湖周辺の地表温度との差），といSchubert ͷ‫ڭ‬Պॻ [4] Λࢀর͠ͳ͕Βͦͷ੔߹ੑΛ֬ೝ͢Δɽ‫؍‬ଌྔʹ͍ͭͯɼや出している場所の周囲は，噴気から析出した
CaSO4Turcotte
う 3andつの観測量について，Turcotteand Schubert のSiO2 によって白く見える．

教科書 [4] を参照しながらその整合性を確認する．

༹‫ބؠ‬ද໘ͷ‫ࡏݱ‬ͷ௜߱଎౓͸ dh/dt = −2 cm/year Ͱ͋Δ [3]ɽ༹‫ބؠ‬ͷ಺෦͕‫ࡏݱ‬΋ྫྷ

左右の高くなった場所の間を抜けると，広く平坦な溶岩湖表面の現在の沈降速度は dh/dt = － 2 cm/

表面が現れる．平坦なのはかつてクレーターが液体のyear である [3]．溶岩湖の内部が現在も冷え続けており，͑ଓ͚͓ͯΓɼྫྷ͑ͯମੵ͕খ͘͞ͳΔ͜ͱΛ൓ө͍ͯ͠Δͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɽ༹‫ބؠ‬ͷද໘

溶岩で満たされていたためである．トレイル・ガイド

冷えて体積が小さくなることを反映していると考えら

17

をおの 13 番の標識の左側には，ドリル・コア採取れている．溶岩湖の表面が下がるのは全て冷却による
dT /dt͕Լ͕Δͷ͸શͯྫྷ٫ʹΑΔऩॖʹΑΔ΋ͷͱͯ͠ɼ௜߱଎౓͔Β༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫଎౓収縮によるものとして，沈降速度から溶岩湖の冷却速13. 火道は湧き出し口と排出口のどちらにもなる．
Λ‫ੵݟ‬΋Δɽ度 dT/dt を見積もる．
14. 目で見える大きさのカンラン石の結晶は，クレーターの西側
では簡単に見つかるが，クレーターの東側に行くと見つから
1 dh
dT
ない
（筆者調べ）．クレーターの西と東で差がある理由を筆者
=a
(1)

（1）
       D dtdtは知らない．
15. 踏み跡があるので近づく人はある程度の数いると思われる
ここで D は溶岩湖の深さ，a =（1/V）（dV/dT）
は岩石
が，トレイルなのかどうかは不明．何があっても筆者は責任͜͜Ͱ D ͸༹‫ބؠ‬ͷਂ͞ɼa = (1/V )(dV /dT ) ͸‫ؠ‬ੴͷମੵ೤๲ு཰Ͱ͋Δɽද 1 ʹ͋Δ஋をとりません．
の体積熱膨張率である．表 1 にある値を用いると，溶16. 降り積もったスコリア丘の重さによって，クレーター壁が崩れたのだろうか？
Λ༻͍Δͱɼ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫଎౓͸ 5 K/year ʹͳΔɽ17. 穴は，溶岩湖の冷却過程を調べるために開けられた．
19. 穴から蒸気が贖き出しているということは，穴を開けたこと
18. トレイルのすぐ近くから，かなり遠く（壁の近く）まで，探しで局所的に熱流量が変わったということである．場を乱さずてみると穴はたくさん見つかる．
に熱流量を計測するのはいかにも難しそうである．

8ͯҎԼͷΑ͏ʹఆٛ͢Δɽ

∆Ts = Ts − T0(3)

ද 1: ༹‫ބؠ‬ͷύϥϝλ
஍ද໘͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ F ͸ɼ஍දԹ౓Λ T ͱ͢Δͱɹɹɹɹɹɹɹɹɹɹɹɹɹ

஋F = σT 4

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと༹‫ބؠ‬ͷਂ͞ɹɹɹɹɹɹɹ

D = 135 m

จ‫ݙ‬
(4)

69

[3]

͜͜Ͱ σ ͸εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺Ͱ͋ΔɽԹ౓ภࠩ ∆T ͱ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ
表1： 溶岩湖のパラメタ．

溶岩湖の深さq ͷؔ܎͸

溶岩湖表面の沈降速度
溶岩湖周囲の地表温度
岩石の密度༹‫ބؠ‬ද໘ͷ௜߱଎౓ɹɹɹ
値
D = 135 mdh/dt
文献= −2 cm/year

 [3]
∆Ts
dT T0
[5]

dFT0 = 15 ◦ C༹‫ބؠ‬पғͷ஍දԹ౓ɹɹɹ
dh/dt = －2 cm/year[3]q=

T0 = 15 ℃‫ؠ‬ੴͷີ౓ɹɹɹɹɹɹɹɹ

ρ = 1500 kg/m3

[3]
[5]

(5)

[6]

3
ද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ
q = 30(W/m2 ) ͷͱ͖ ∆T
ρ = 1500 kg/m[6]s = 6 K ͱͳΔɽ஍‫؍ٿ‬ଌӴ੕ TERRA

岩石の比熱

Cp = 1000 J/K/kg[4]‫ؠ‬ੴͷൺ೤ɹɹɹɹɹɹɹɹ
Cp = 1000 J/K/kg[4]ʹ౥ࡌ͞ΕͨASTER ʹΑΔ‫؍‬ଌͰਪఆ͞ΕͨΩϥ΢ΤΞɾΠΩͷද໘Թ౓͸ɼपล஍Ҭʹ
－5
岩石の体積熱膨張率
a = 3 × 10
[4]

岩石の熱伝導率 ൺ΂ͯ 3 K ఔ౓ߴԹʹͳ͍ͬͯΔ
k = 2.5 W/m/K[4][5]ɽ೤์ࣹҎ֎ʹજ೤΍‫ݦ‬೤ͷ‫Ͱܗ‬༌ૹ͞ΕΔ೤΋͋Δ͜‫ؠ‬ੴͷମੵ೤๲ு཰ɹɹɹɹ
a = 3 × 10−5[4]キュリー温度
T
=
580
℃
[7]
c q Λ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱྫྷ٫͸༹‫ބؠ‬ͷද໘͔Β͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱ͢Δͱɼྫྷ٫଎౓͔Β೤ྲྀྔ
4ͷ‫؍‬ଌͱ੔߹తͰ͋Δɽ
ͱΛߟ͑ΔͱɼઌͷԹ౓ภࠩͷ‫ੵݟ‬Γ͸ステファン・ボルツマン定数σ = 5.67 × 10－8 W/m2/KASTERྫྷ٫͸༹‫ބؠ‬ͷද໘͔Β͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱ͢Δͱɼྫྷ٫଎౓͔Β೤ྲྀྔq Λ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱ‫ؠ‬ੴͷ೤఻ಋ཰ɹɹɹɹɹɹ
k = 2.5 W/m/K
[4]
͕Ͱ͖Δɽ
ྫྷ٫͸༹‫ބؠ‬ͷද໘͔Β͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱ͢Δͱɼྫྷ٫଎౓͔Β೤ྲྀྔq Λ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱ೤ྲྀྔ͔Β͸༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δɽ༹‫಺ބؠ‬෦Ͱ೤͸೤఻ಋʹ
岩湖の冷却速度は
5K/yearになる．
熱流量からは溶岩湖内部の温度勾配を見積もることdT͕Ͱ͖Δɽྫྷ٫͸༹‫ބؠ‬ͷද໘͔Β͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱ͢Δͱɼྫྷ٫଎౓͔Β೤ྲྀྔq Λ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱq = −ρDCp(2)
ΩϡϦʔԹ౓ɹɹɹɹɹɹɹ
Tc = 580 ◦ C[7]
冷却は溶岩湖の表面からおこなわれているとすると，もできる．溶岩湖内部で熱は熱伝導によって輸送されdt
͕Ͱ͖ΔɽΑͬͯ༌ૹ͞ΕΔͳΒɼ೤ྲྀྔͱԹ౓ޯ഑ͷؔ܎͸࣍ͷΑ͏ʹͳΔɽ
dT
q = q−ρDC
(2)
p
͕Ͱ͖Δɽ
冷却速度から熱流量を求めることができる．
るなら，熱流量と温度勾配の関係は次のようになる．
dt 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ೤ྲྀྔ͸dT
͜͜Ͱ ρ ͸‫ؠ‬ੴͷີ౓ɼCp ͸‫ؠ‬ੴͷൺ೤Ͱ͋Δɽද
q = −ρDCp(2)30εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺σ dT= 5.67 × 10−8 W/m2 /K4
dT
dt
q = −k(6)
q = −ρDCp
(2)

（2）

（6）
      
      
͜͜Ͱ2 ρ ͸‫ؠ‬ੴͷີ౓ɼCp ͸‫ؠ‬ੴͷൺ೤Ͱ͋Δɽදdz
dt 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ೤ྲྀྔ͸ 30
W/m ͱͳΔɽ͜͜Ͱ ρ ͸‫ؠ‬ੴͷີ౓ɼCp ͸‫ؠ‬ੴͷൺ೤Ͱ͋Δɽද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ೤ྲྀྔ͸ 30
ここでρは岩石の密度，Cp は岩石の比熱である．表
ここで k は熱伝導率，z は地表を 0 とした高度 / 深度，
W/m2 ρͱͳΔɽ
9 /ਂ౓ɼ೤ྲྀྔ q ͸஍ද͔Βେ‫͖޲͏͔޲ʹؾ‬͜͜Ͱ͸‫ؠ‬ੴͷີ౓ɼCp ͸‫ؠ‬ੴͷൺ೤Ͱ͋Δɽද
1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ೤ྲྀྔ͸
30 0 ͱͨ͠ߴ౓
༹‫ބؠ‬ͷද໘͸ɼ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ͕ͳ͍पғͷද໘ʹରͯ͠ɼྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀ͜͜Ͱk ͸೤఻ಋ཰ɼz ͸஍දΛ22
熱流量 q は地表から大気に向かう向きを正とした．
1 にある値を用いると，熱流量は 30W/m となる．
W/m ͱͳΔɽ
2 ͱͳΔɽ
༹‫ބؠ‬ͷද໘͸ɼ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ͕ͳ͍पғͷද໘ʹରͯ͠ɼྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀ
W/m
溶岩湖の表面は，溶岩湖の冷却による熱流量がない
表 l にある値を用いると，溶岩湖内部の温度勾配はྔ q ͚ͩ༨‫ʹܭ‬ද໘͔Βେ‫΁ؾ‬೤Λ༌ૹ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɽ͜ͷ༨‫ͳܭ‬೤ͷ༌ૹ͸஍ද໘
−10 K/m ͱͳΔɽ͜͜ͰΛਖ਼ͱͨ͠ɽද̍ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑͸༹‫ބؠ‬ͷද໘͸ɼ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ͕ͳ͍पғͷද໘ʹରͯ͠ɼྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀ
周囲の表面に対して，冷却による熱流量 q だけ余計に－ 10 K/m となる（地中に潜るほど高温になるので，
q ͚ͩ༨‫ʹܭ‬ද໘͔Βେ‫΁ؾ‬೤Λ༌ૹ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɽ͜ͷ༨‫ͳܭ‬೤ͷ༌ૹ͸஍ද໘ྔ ༹‫ބؠ‬ͷද໘͸ɼ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ͕ͳ͍पғͷද໘ʹରͯ͠ɼྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀ
∆Ts
͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ͕૿͑Δ͜ͱͰ͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱԾఆͯ͠ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ภࠩԹ౓ޯ഑͕ෛʹͳ͍ͬͯΔͷ͸ɼ஍தʹજΔ΄ͲߴԹʹͳ͍ͬͯΔ͔ΒͰ͋Δɽ
表面から大気へ熱を輸送しなければならない．この余温度勾配は負になる）．
ྔ q ͚ͩ༨‫ʹܭ‬ද໘͔Βେ‫΁ؾ‬೤Λ༌ૹ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɽ͜ͷ༨‫ͳܭ‬೤ͷ༌ૹ͸஍ද໘
∆T
͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ͕૿͑Δ͜ͱͰ͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱԾఆͯ͠ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ภࠩsq ͚ͩ༨‫ʹܭ‬ද໘͔Βେ‫΁ؾ‬೤Λ༌ૹ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɽ͜ͷ༨‫ͳܭ‬೤ͷ༌ૹ͸஍ද໘ྔΛ‫ٻ‬ΊΔɽԹ౓ภࠩ͸ɼ༹‫ބؠ‬पลͷද໘Թ౓
計な熱の輸送は地表面が射出する熱放射が増えること
磁気測定によって溶岩湖内部の温度がキュリー温度T0 ʹର͢Δ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓Ts ͷͣΕͱ࣓͠‫ؾ‬ଌఆʹΑ༹ͬͯ‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓͕ΩϡϦʔԹ౓ʹͳΔਂ͞ͷਪఆ͕ͳ͞Ε͓ͯΓɼͦ
∆Ts
͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ͕૿͑Δ͜ͱͰ͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱԾఆͯ͠ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ภࠩ
でおこなわれていると仮定して，溶岩湖表面の温度偏になる深さの推定がなされており，その深さは50 mΛ‫ٻ‬ΊΔɽԹ౓ภࠩ͸ɼ༹‫ބؠ‬पลͷද໘Թ౓ T0 ʹର͢Δ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ Ts ͷͣΕͱ͠
∆T
͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ͕૿͑Δ͜ͱͰ͓͜ͳΘΕ͍ͯΔͱԾఆͯ͠ɼ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ภࠩsɽ೤ྲྀྔ͔Β‫ੵݟ‬΋ͬͨԹ౓ޯ഑Λ༻͍Δͱɼ༹‫಺ބؠ‬෦ͷͯҎԼͷΑ͏ʹఆٛ͢Δɽ50mͱ͞Ε͍ͯΔ[7]ͷਂ͞͸Ts
差ΔTs を求める．温度偏差は，溶岩湖表面の温度Λ‫ٻ‬ΊΔɽԹ౓ภࠩ͸ɼ༹‫ބؠ‬पลͷද໘Թ౓T0 ʹର͢Δ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓
Ts とされているͷͣΕͱ͠ [7]．熱流量から見積もった温度勾配をͯҎԼͷΑ͏ʹఆٛ͢Δɽ
の溶岩湖周辺の表面温度
Tに対するずれとして，以用いると，溶岩湖内部の温度がキュリー温度
Tc にな
0ʹର͢Δ༹‫ބؠ‬ද໘ͷԹ౓ Ts ͷͣΕͱ͠Λ‫ٻ‬ΊΔɽԹ౓ภࠩ͸ɼ༹‫ބؠ‬पลͷද໘Թ౓
Ts0 −∆Ts = TT0
(3) zc ͸Թ౓͕ΩϡϦʔԹ౓ Tc ʹͳΔਂͯ͞ҎԼͷΑ͏ʹఆٛ͢Δɽ
下のように定義する．
る深さ zc は∆Ts = Ts − T0(3)ͯҎԼͷΑ͏ʹఆٛ͢Δɽ
dT஍ද໘͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ F ͸ɼ஍දԹ౓ΛT ͱ͢Δͱ
(3)      

（3）（7）       ∆Ts = Ts − T0zc 
T c = Ts +(7)dz
∆Ts =TTsͱ͢Δͱ− T0(3)஍ද໘͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ F ͸ɼ஍දԹ౓Λ4
地表面が射出する熱放射Fは，地表温度をT とすると
表 1 にある値を用いると地下
40 m と計算される．こσT(4)஍ද໘͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹF ͸ɼ஍දԹ౓ΛFT=ͱ͢Δͱද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱ஍Լ
40 m ͱ‫͞ࢉܭ‬ΕΔɽ͜Ε͸࣓‫ؾ‬ଌఆʹΑͬͯਪఆ͞Εͨਂ͞
れは磁気測定によって推定された深さにほぼ一致して஍ද໘͕ࣹग़͢Δ೤์ࣹ F ͸ɼ஍දԹ౓Λ T ͱ͢ΔͱF = σT 4(4)      
（4）いる．
ʹ΄΅Ұக͍ͯ͠Δɽ͜͜Ͱ σ ͸εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺Ͱ͋ΔɽԹ౓ภࠩ
∆T ͱ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ
F = σT 4(4)
ここでσはステファン・ボルツマン定数である．温F = σT 4(4)͜͜Ͱ σ ͸εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺Ͱ͋ΔɽԹ౓ภࠩ ∆T ͱ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ
2.3 サーストン溶岩チューブq ͷؔ܎͸
度偏差ΔT と溶岩湖の冷却による熱流量 q の関係は͜͜Ͱ σ ͸εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺Ͱ͋ΔɽԹ౓ภࠩ
∆T ͱ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ
10


dF
キラウエア・イキのすぐ横には，中に入ることのでq ͷؔ܎͸͜͜Ͱσ ͸εςϑΝϯɾϘϧπϚϯఆ਺Ͱ͋ΔɽԹ౓ภࠩ
∆Tͱ༹‫ބؠ‬ͷྫྷ٫ʹΑΔ೤ྲྀྔ
∆Ts 
(5)
（5）
       q = dT q ͷؔ܎͸
きるサーストン溶岩チューブ（Thurston Lave Tube）
dF T0
q =
(5)
 ∆Ts
2
q ͷؔ܎͸
表
1にある値を用いると，q
=
30
（
W/m
）
のとき
Δ
T
がある．キラウエア・イキ・トレイルを歩いたら，つdT T0∆T = 6 K ͱͳΔɽ஍‫؍ٿ‬ଌӴ੕
2 dFsද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼq = 30 (W/mTERRA ∆Tssq = ) ͷͱ͖(5)dF
dT T0 TERRA に搭載された= 6 K となる．地球観測衛星
いでに溶岩チューブに寄り道して中を歩いてみるとよ
2
q
=
∆T
(5)
s
ද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼq = 30 (W/m ) ͷͱ͖TERRA
dT T0 ∆Ts = 6 K ͱͳΔɽ஍‫؍ٿ‬ଌӴ੕ʹ౥ࡌ͞Εͨ ASTERASTERʹΑΔ‫؍‬ଌͰਪఆ͞ΕͨΩϥ΢ΤΞɾΠΩͷද໘Թ౓͸ɼपล஍Ҭʹ
の観測によると，キラウエア・イキの表面温い．ちなみに，この溶岩チューブはキラウエア・イキ
2ද 1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼq = 30 (W/m ) ͷͱ͖ ∆Ts = 6 K ͱͳΔɽ஍‫؍ٿ‬ଌӴ੕ TERRA
2 ) ͷͱ͖
3 K 程度高温になっている[5]．
の溶岩湖より高い位置にあり，1959
年の噴火とは無ʹ౥ࡌ͞ΕͨASTER度は周辺地域に比べてʹΑΔ‫؍‬ଌͰਪఆ͞ΕͨΩϥ΢ΤΞɾΠΩͷද໘Թ౓͸ɼपล஍Ҭʹද
1 ʹ͋Δ஋Λ༻͍Δͱɼ
q = 30 (W/m
∆Ts = 6 K ͱͳΔɽ஍‫؍ٿ‬ଌӴ੕
TERRA
3 K ఔ౓ߴԹʹͳ͍ͬͯΔ[5]ɽ೤์ࣹҎ֎ʹજ೤΍‫ݦ‬೤ͷ‫Ͱܗ‬༌ૹ͞ΕΔ೤΋͋Δ͜ൺ΂ͯ
20ʹ౥ࡌ͞Εͨ ASTER ʹΑΔ‫؍‬ଌͰਪఆ͞ΕͨΩϥ΢ΤΞɾΠΩͷද໘Թ౓͸ɼपล஍Ҭʹ
熱放射以外に潜熱や顕熱の形で輸送される熱もあるこ関係である ．
[5]ɽ೤์ࣹҎ֎ʹજ೤΍‫ݦ‬೤ͷ‫Ͱܗ‬༌ૹ͞ΕΔ೤΋͋Δ͜ൺ΂ͯ 3 K ఔ౓ߴԹʹͳ͍ͬͯΔ
ʹ౥ࡌ͞ΕͨASTER ʹΑΔ‫؍‬ଌͰਪఆ͞ΕͨΩϥ΢ΤΞɾΠΩͷද໘Թ౓͸ɼपล஍Ҭʹ
ASTER ͷ‫؍‬ଌͱ੔߹తͰ͋Δɽ
ͱΛߟ͑ΔͱɼઌͷԹ౓ภࠩͷ‫ੵݟ‬Γ͸
トレイルの順路に従ってピット・クレーターの中をとを考えると，先の温度偏差の見積りはASTER の観ൺ΂ͯ 3 K ఔ౓ߴԹʹͳ͍ͬͯΔ [5]ɽ೤์ࣹҎ֎ʹજ೤΍‫ݦ‬೤ͷ‫Ͱܗ‬༌ૹ͞ΕΔ೤΋͋Δ͜
測と整合的である．
ASTER ͷ‫؍‬ଌͱ੔߹తͰ͋Δɽ
ͱΛߟ͑ΔͱɼઌͷԹ౓ภࠩͷ‫ੵݟ‬Γ͸
20. サーストン溶岩チューブの発見は 1913 年．
3 K ఔ౓ߴԹʹͳ͍ͬͯΔ[5]ɽ೤์ࣹҎ֎ʹજ೤΍‫ݦ‬೤ͷ‫Ͱܗ‬༌ૹ͞ΕΔ೤΋͋Δ͜ൺ΂ͯ೤ྲྀྔ͔Β͸༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δɽ༹‫಺ބؠ‬෦Ͱ೤͸೤఻ಋʹͱΛߟ͑ΔͱɼઌͷԹ౓ภࠩͷ‫ੵݟ‬Γ͸ ASTER ͷ‫؍‬ଌͱ੔߹తͰ͋Δɽ
೤ྲྀྔ͔Β͸༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δɽ༹‫಺ބؠ‬෦Ͱ೤͸೤఻ಋʹ
ASTER ͷ‫؍‬ଌͱ੔߹తͰ͋Δɽ
ͱΛߟ͑ΔͱɼઌͷԹ౓ภࠩͷ‫ੵݟ‬Γ͸Αͬͯ༌ૹ͞ΕΔͳΒɼ೤ྲྀྔͱԹ౓ޯ഑ͷؔ܎͸࣍ͷΑ͏ʹͳΔɽ
೤ྲྀྔ͔Β͸༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δɽ༹‫಺ބؠ‬෦Ͱ೤͸೤఻ಋʹΑͬͯ༌ૹ͞ΕΔͳΒɼ೤ྲྀྔͱԹ౓ޯ഑ͷؔ܎͸࣍ͷΑ͏ʹͳΔɽ
೤ྲྀྔ͔Β͸༹‫಺ބؠ‬෦ͷԹ౓ޯ഑Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δɽ༹‫಺ބؠ‬෦Ͱ೤͸೤఻ಋʹdT
q = −k(6)
Αͬͯ༌ૹ͞ΕΔͳΒɼ೤ྲྀྔͱԹ౓ޯ഑ͷؔ܎͸࣍ͷΑ͏ʹͳΔɽdz
dT
Αͬͯ༌ૹ͞ΕΔͳΒɼ೤ྲྀྔͱԹ౓ޯ഑ͷؔ܎͸࣍ͷΑ͏ʹͳΔɽ
q = −k(6)dz
9 dT
q = −k
(6)
dT
dz

70

日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018

図1： ボルケーノ・ハウスから見たキラウエア・カルデラ．中央左にある
ハレマウマウ火口から贖煙があがっている．右奥でなだらかに裾をひいているのはマウナ・ロア．

図6： プウ・プアイとデバステーション・トレイル．

図2： キラウエア・ビジター・センターにあるハワイ島の立体模型．
（撮影者：奥永明音）

図7： マウナ・ウルと1969-1974年の噴火で噴き出した溶岩．手前はパホイホイだが，その奥にアアがあり，
さらにその奥はまたパホイホイ．

図3： 緑色をしたオリビンの結晶を含む岩石．
（撮影者：高木聖子）

図8： 溶岩ツアー．目の前で溶岩がひだを作りながらゆっくりと流れていく．

図4： キラウエア・イキ・クレーター．いちばん手前は溶岩湖の沈降で生じた段丘（lava subsidence terrace）の上面で，右に写っている人々
は段丘の崖を登っているところ．その奥は平坦なクレーターの底で植生がほとんど見られないのに対し，クレーターの壁は植生で覆われている．写真中央を奥に向かって伸びるぼんやりとした白い帯
はトレイル．左の壁の上にはプウ・プアイ（スコリア丘）があり，さらにその奥にはマウナ・ロアが見える．この写真が撮影されたのは7月で，マウナ・ロア山頂に雪はない．

図5： サーストン溶岩チューブ．（撮影者：高木聖子）

図9： 飛行機から撮影したマウナ・ケア．マウナ・ロア（図4）と違って見た目がギザギザしている．この写真を撮影したとき，下層には雲が広がっているが，山頂は雲の上に出ている．

図10：マウナ・ケア山頂で日の出の時間に西を向いて撮影した写真．手前の丸い2つのドームはケック天文台，その後ろにある銀色のドー
ムはすばる望遠鏡．左に見える2つの黒いこぶはスコリア丘．その奥にある濃青と茜色の境界で区切られた上に凸の青黒い三角はマ
ウナ・ケアの影．

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと

降りていって，溶岩チューブの入口に到着したら，か

71

2.4.1

デバステーション・トレイル

つて赤熱した溶岩が流れていた溶岩チューブの中に入背の高い木に囲まれたデバステーション・トレイル

る．照明が設置されているので，懐中電灯を持たずと駐車場から森の中に続くトレイルを歩いていくと，あも溶岩チューブの通行に間題はないが，壁面や天井をるところで周囲にある木の樹高が急に低くなり，さら観察するなら懐中電灯があるとよい（図 5）．

に進むと植生はだんだんとまばらになっていく．終に壁を見ると，かつてここを流れた溶岩流の表面がどは植生はなくなって地面はスコリアで埋め尽くされ，の高さにあったのかわかる．溶岩チューブの天井には，目の前にプウ・プアイが現れる（図 6）．降下したスコ

したたり落ちる途中の溶岩が固まってできるつらら石

リアでもともとあった森が焼かれた後，スコリアの降（溶岩鍾乳）が形成されるらしいが，現在のサーストン

下量が少なかった地域では植生が回復しつつあるのに溶岩チューブの天井に溶岩鍾乳は見られない．もとも対し，スコリアの降下量が多かった地域では末だ植生とは天井一面に溶岩鍾乳がぶら下がっていたのだが，が回復していないのだと思われる．降下スコリアが火

溶岩鍾乳は折り取られて持ち去られてしまったらし

口 か ら 南 西 方 向 に 向 か っ て 分 布 し て い る こ と は，

21

Google マップで航空写真を見るとよくわかる．スコ

順路に従って進み，溶岩チューブの天井が崩落した

リアが南西方向に分布しているのは，貿易風が北東かい ．
ところから地上に出る．溶岩チューブはここから先に22も続いているが，立入禁止になっている ．

ら吹いているからである．
トレイルはプウ・プアイをまくように右に曲がる．

サーストン溶岩チューブ前の駐車場は駐車できる台

ここでは舗装されたトレイルの外に出てはいけないこ

数が少ないこともあり，いつも混雑していて駐車スペとになっていて，プウ・プアイに登ることは禁止されースを見つけるのが難しい．そのためか，この駐車場ている．トレイルに沿ってプウ・プアイを左に見なが

23

は駐車時間に 30 分の制限が付けられている ．それでら進む途中では，トレイルの左右に溶岩樹型（樹木がも混雑しているので，サーストン溶岩チューブ前の駐燃え尽きたあとの空洞）をいくつか見つけることがで車場に車を駐車したいなら，混雑する前の時間に行く

きる．やがてトレイルはキラウエア・イキ・クレータのがよい．

ーのへり，キラウエア・イキ展望台のほぼ対角に位置

2.4

プウ・プアイ（スコリア丘）するところに突き当たる．ここからリムに沿って左に延びる道はスコリアに埋もれて通行止めになっている．

1959 年の噴火で形成されたスコリア丘であるプウ・リムに沿って右に伸びる道のすぐ先は，トレイルの終プアイには，デバステーション・トレイル（Devastation

点プウ・プアイ駐車場である．キラウエア・イキを覗Trail）を利用してアプローチする．トレイルの起点とき込んだら，車に戻るため来た道を引き返す．

なるデバステーション・トレイル駐車場では，ネネ（nene）をよく見かける．ネネはハワイ州の州烏で，24

ハワイの固有種である ．駐車場ではネネを礫かない25

帰りは足下にあるスコリアの大きさに注意してみる．
国立公園が発行しているトレイル・ガイドには「手に取って観察してみよう．観察し終わったら，元あったように気をつけなければならない ．また，ネネに餌ように戻すこと」と書いてあるので，遠慮なくスコリをやってもいけない．

アを手にとって観察する（終わったら元に戻す）．トレ
イル脇のスコリアを見ていくと，噴出口からの距離に

21. 言うまでもないことだが，国立公園内の物を破壊してはいけ
ないし，持ち帰ってもいけない．
22. 以前は立入可能だった（「懐中電灯を持って，気をつけて入るように」と書かれた看板があった）が，現在（2018 年 3 月）は閉
鎖されている．
23. キラウエア・イキ・トレイルの一周を 30 分で走破することはできないので，サーストン溶岩チューブ前に駐車してキラウ
エア・イキ・トレイルを歩くことはできない．
24. 筆者はネネの嗚き声を聞いたことはないが，「ネーネー」と嗚
くらしい（ネネという名前は嗚き声に由来するらしい）．
25. ネネを礫いたら 100 USD の罰金を科せられる，という話を聞いた．

応じてスコリアの大きさが変わる [8] ことを確認する
26

ことができる ．
2.4.2

降下スコリアにまつわる考察

噴出口から噴き上げられた粒子の運動を考える．粒26. トレイルを外れてスコリア丘に近づくことができれば，もっとよく大きさの変化を確認することができるはずであるが，トレイルを外れることは禁止されている．

ϦΞΛखʹͱͬͯ‫͢࡯؍‬Δ(ऴΘͬͨΒ‫ʹݩ‬໭͢)ɽτϨΠϧ࿬ͷείϦΞΛ‫ͱ͍ͯ͘ݟ‬ɼ෾)ɽτϨΠϧ࿬ͷείϦΞΛ‫ͱ͍ͯ͘ݟ‬ɼ෾ϦΞΛखʹͱͬͯ‫͢࡯؍‬Δ(ऴΘͬͨΒ‫ʹݩ‬໭͢େ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ W ͸ 0 ͱͯ͠ӡಈํఔࣜΛੵ෼͢Δͱେ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ W ͸ 0 ͱͯ͠ӡಈํఔࣜΛੵ෼͢Δͱ 26ग़‫͔ޱ‬Βͷ‫ʹ཭ڑ‬Ԡͯ͡είϦΞͷେ͖͕͞มΘΔt[8]͜ͱΛ֬ೝ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ
͜ͱΛ֬ೝ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ26ɽɽग़‫͔ޱ‬Βͷ‫ʹ཭ڑ‬Ԡͯ͡είϦΞͷେ͖͕͞มΘΔ[8]w(t) = −w∞ tanh  (10)τtw(t) = −w∞ tanh
(10)
τ


͜͜Ͱ w∞ = 8grρs /3ρa C ɼτ = 8rρs /3gρa C Ͱɼཻࢠͷॳ଎͸ w(t = 0) = 0 ͱͨ͠ɽ͜͜Ͱ w∞ = 8grρs /3ρa C ɼτ = 8rρs /3gρa C Ͱɼཻࢠͷॳ଎͸ w(t = 0) = 0 ͱͨ͠ɽ2.4.2
2.4.2 ߱ԼείϦΞʹ·ͭΘΔߟ࡯
߱ԼείϦΞʹ·ͭΘΔߟ࡯
w∞ ͸ऴ୺଎౓Ͱɼॏྗͱۭ‫ؾ‬఍߅͕ͭΓ߹͏଎౓Ͱ͋Δɽཻࢠͷ଎౓͸ τ ͘Β͍ͷ࣌ؒε72
日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018
w∞ ͸ऴ୺଎౓Ͱɼॏྗͱۭ‫ؾ‬఍߅͕ͭΓ߹͏଎౓Ͱ͋Δɽཻࢠͷ଎౓͸ τ ͘Β͍ͷ࣌ؒε෾ग़‫͔ޱ‬Β෾্͖͛ΒΕཻͨࢠͷӡಈΛߟ͑Δɽཻࢠʹಇ͘ྗͱͯ͠ॏྗͱ఍߅ྗΛߟ͑෾ग़‫͔ޱ‬Β෾্͖͛ΒΕཻͨࢠͷӡಈΛߟ͑Δɽཻࢠʹಇ͘ྗͱͯ͠ॏྗͱ఍߅ྗΛߟ͑έʔϧͰऴ୺଎౓ʹམͪண͘ɽද 2 ʹ͋Δ਺஋Λ༻͍ͯ‫͢ࢉܭ‬Δͱɼ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞͷ
2 ʹ͋Δ਺஋Λ༻͍ͯ‫͢ࢉܭ‬Δͱɼ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞͷ
έʔϧͰऴ୺଎౓ʹམͪண͘ɽද
表2： 降下スコリアのパラメタ．
子に働く力として重力と抵抗力を考えると，粒子の鉛ΔͱɼཻࢠͷԖ௚ํ޲ͷӡಈํఔࣜ͸ɼ
ΔͱɼཻࢠͷԖ௚ํ޲ͷӡಈํఔࣜ͸ɼऴ୺଎౓͸ 19 m/sɼ࣌ؒεέʔϧ͸ 1.9 s ͱͳΔɽ਺ 100m ͷߴ͔͞ΒམԼ͢Δ௚‫ ܘ‬2 cm
直方向の運動方程式は，
値
文献
ऴ୺଎౓͸ 19 m/sɼ࣌ؒεέʔϧ͸ 1.9 s ͱͳΔɽ਺ 100m ͷߴ͔͞ΒམԼ͢Δ௚‫ ܘ‬2 cm
2
27
2
スコリアの半径r = 1 cmɽ
dw
(W
w)
dw
(W−−ͷείϦΞ͸଎΍͔ʹऴ୺଎౓ʹୡ͢Δͱߟ͑ͯΑ͍
w)
(8)

（8）
    mm ==−mg(8)−mg++ρρaaCA
CA
27 ɽ 3dtdt
22 ͷείϦΞ͸଎΍͔ʹऴ୺଎౓ʹୡ͢Δͱߟ͑ͯΑ͍
スコリアのバルク密度 ρs = 650 kg/m
[8]
Ψε্͕޲͖଎౓Λ࣋ͨͳ͍ͱ͖ (W = 0)ɼ্޲͖ʹଧ্ͪ͛ΒΕཻͨࢠ͕౸ୡ͢Δߴ౓－6－6
ここで m は粒子の質量，w は粒子の鉛直速度，g は重[4]
スコリアの熱拡散係数 κ = 1× 10 s/mΨε্͕޲͖଎౓Λ࣋ͨͳ͍ͱ͖
͜͜Ͱɹρρaa͸େ‫ؾ‬ͷີ౓ɼ͜͜Ͱɹmm͸ཻࢠͷ࣭ྔɼ͸ཻࢠͷ࣭ྔɼww͸ཻࢠͷԖ௚଎౓ɼ
͸ཻࢠͷԖ௚଎౓ɼgg͸ॏྗՃ଎౓ɼ
͸ॏྗՃ଎౓ɼ
͸େ‫ؾ‬ͷີ౓ɼCC͸఍͸఍ (W = 0)ɼ্޲͖ʹଧ্ͪ͛ΒΕཻͨࢠ͕౸ୡ͢Δߴ౓
は粒子
力加速度，ρa は大気の密度，C は抵抗係数，A
溶岩噴泉の高さ
[3]
H=
580
m
zmax ͸ऴ୺଎౓Λ࢖͓͓ͬͯΑͦ
の断面積，Wは大気の鉛直速度，である．簡単のた
水平風速zmax ͸ऴ୺଎౓Λ࢖͓͓ͬͯΑͦUw∞=2 5 m/sW߅܎਺ɼ͸ཻࢠͷஅ໘ੵɼ
W ͸େ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ɼͰ͋Δɽ؆୯ͷͨΊཻࢠ͸‫͋Ͱܗٿ‬Δ͜͸େ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ɼͰ͋Δɽ؆୯ͷͨΊཻࢠ͸‫͋Ͱܗٿ‬Δ͜
߅܎਺ɼAA͸ཻࢠͷஅ໘ੵɼ(11)
zmax ∼
2
め粒子は球形であることにすると，粒子の質量と断面
抵抗係数
C 2g
=∞0.4
w
3
3
(11)
z
∼
max
rrΛ༻͍ͯ
4πrɼͱʹ͢Δͱɼཻࢠͷ࣭ྔͱஅ໘ੵ͸ཻࢠͷόϧΫີ౓ρs sͱ൒‫ܘ‬
ͱ൒‫ܘ‬
Λ༻͍ͯ
4πr ρρs /3ɼͱʹ͢Δͱɼཻࢠͷ࣭ྔͱஅ໘ੵ͸ཻࢠͷόϧΫີ౓
s /3
半
径rを
用
い て mm==
積 は 粒 子 の バ ル ク 密 度 ρs ρと2g1.2 kg/m3
大気の密度
ρa =
ͱ‫ੵݟ‬΋ΒΕΔɽ͢ͳΘͪɼ௚‫ܘ‬
2
cm
ͷείϦΞ
(w
=
19
m/s)
͸͍͍ͤͥ਺
10m
ఔ౓·
∞
3
2
2
m = 4πr ρs/3，A = πr と書くことができて，運動方
重力加速度
g = 9.8
AA==πrπr2 2ͱॻ͘͜ͱ͕Ͱ͖ͯɼӡಈํఔࣜ͸ͱॻ͘͜ͱ͕Ͱ͖ͯɼӡಈํఔࣜ͸ͱ‫ੵݟ‬΋ΒΕΔɽ͢ͳΘͪɼ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞ
(wm/s∞ = 19 m/s) ͸͍͍ͤͥ਺ 10m ఔ౓·28
程式はͰ্͔͕͠Βͳ͍ ɽখཻ͍ܰ͘͞ࢠ͸ۭ‫ؾ‬఍߅ͷӨ‫ڹ‬Λ‫͘ڧ‬ड͚ΔͨΊɼΨε্͕޲͖ͷ଎
28 ɽখཻ͍ܰ͘͞ࢠ͸ۭ‫ؾ‬఍߅ͷӨ‫ڹ‬Λ‫͘ڧ‬ड͚ΔͨΊɼΨε্͕޲͖ͷ଎Ͱ্͔͕͠Βͳ͍dw
3ρ
C
けるため，ガスが上向きの速度を持たないと高く上がdw
3ρaa C
2
2
==−g
(W
(9)
−g++
(W−−w)
w)
(9)

（9）
   
౓Λ࣋ͨͳ͍ͱߴ্͕͘Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͳ͍ɽ
dtdt
8rρ
8rρs s
ることができない．
౓Λ࣋ͨͳ͍ͱߴ্͕͘Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͳ͍ɽ
となる．この式の中に，粒子の特性を表わすパラメタ
次にスコリアの滞空時間を考える．粒子は噴出口で࣍ʹείϦΞͷ଺ۭ࣌ؒΛߟ͑Δɽཻࢠ͸෾ग़‫ʹ͖޲্Ͱޱ‬෾͖ग़͢ΨεʹΑͬͯ଎΍͔
ͱͳΔɽ͜ͷࣜͷதʹɼཻࢠͷಛੑΛදΘ͢ύϥϝλ͸rρ
ͱͳΔɽ͜ͷࣜͷதʹɼཻࢠͷಛੑΛදΘ͢ύϥϝλ͸ rρs sͷ‫Ͱܗ‬ೖ͍ͬͯΔ͜ͱ͔Βɼͷ‫Ͱܗ‬ೖ͍ͬͯΔ͜ͱ͔Βɼrρ
rρs s
は rρs の形で入っていることから，rρs が同じ値となる
上向きに噴き出すガスによって速やかに最高高度 H࣍ʹείϦΞͷ଺ۭ࣌ؒΛߟ͑Δɽཻࢠ͸෾ग़‫ʹ͖޲্Ͱޱ‬෾͖ग़͢ΨεʹΑͬͯ଎΍͔ʹ࠷ߴߴ౓ H ·Ͱ্͕࣋ͪΓɼͦͷ‫ޙ‬ɼऴ୺଎౓ͰམԼ͢Δͱͨ͠Βɼ଺ۭ࣌ؒ T ͸
粒子は同じ運動をすることがわかる
まで持ち上がり，その後，終端速度で落下するとした
͕ಉ͡஋ͱͳΔཻࢠ͸ಉ͡ӡಈΛ͢Δ͜ͱ͕Θ͔Δ[9]͕ಉ͡஋ͱͳΔཻࢠ͸ಉ͡ӡಈΛ͢Δ͜ͱ͕Θ͔Δ[9]ɽ
ɽ [9]．
ʹ࠷ߴߴ౓ H ·Ͱ্͕࣋ͪΓɼͦͷ‫ޙ‬ɼऴ୺଎౓ͰམԼ͢Δͱͨ͠Βɼ଺ۭ࣌ؒ T ͸
大気の鉛直速度 W は 0 として運動方程式を積分する
ら，滞空時間 T はHϨΠϧΛ֎ΕͯείϦΞٰʹۙͮ͘͜ͱ͕Ͱ͖Ε͹ɼ΋ͬͱΑ͘େ͖͞ͷมԽΛ֬ೝ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ͸ͣͰϨΠϧΛ֎ΕͯείϦΞٰʹۙͮ͘͜ͱ͕Ͱ͖Ε͹ɼ΋ͬͱΑ͘େ͖͞ͷมԽΛ֬ೝ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ͸ͣͰେ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ W ͸ 0 ͱͯ͠ӡಈํఔࣜΛੵ෼͢ΔͱT ≃(12)େ‫ؾ‬ͷԖ௚଎౓ Wと͸ 0 ͱͯ͠ӡಈํఔࣜΛੵ෼͢Δͱ
w∞
H
T
≃
(12)

（12）
     
 
ɼτϨΠϧΛ֎ΕΔ͜ͱ͸‫͞ࢭې‬Ε͍ͯΔɽ
ɼτϨΠϧΛ֎ΕΔ͜ͱ͸‫͞ࢭې‬Ε͍ͯΔɽ
t 
w∞
t
(10)580 m ͷߴ͔͞ΒམͪΔͷʹ͔͔Δ࣌ؒ͸໿ 30 s Ͱ͋Δɽw(t) = −w∞ tanh
2 cm ͷείϦΞ͕

（10）
   
w(t) = −w∞ tanh τ ͱͳΔɽ௚‫ܘ‬(10) 2 cm のスコリアが 580 m の高さから落となる．直径τ ͱͳΔɽ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞ͕
580 m ͷߴ͔͞ΒམͪΔͷʹ͔͔Δ࣌ؒ͸໿ 30 s Ͱ͋Δɽ
13
13


w
ρs/3ρ
ρs/3gρaC で，粒ちるのにかかる時間は約
30 s である．この落下の間に，l Λ೤͜ͷམԼͷؒʹɼείϦΞ͸ྫྷ٫ͯ͠ද໘ʹΫϥετ͕‫ܗ‬੒͞ΕΔɽΫϥετͷް͞∞ = √8gr
aC，τ = √8r
͜͜Ͱ w∞ = 8grρここで
/3ρ
C
ɼ
τ
=
8rρ
/3gρ
C
Ͱɼཻࢠͷॳ଎͸
w(t
=
0)
=
0
ͱͨ͠ɽ
͜͜Ͱ w∞ = 8grρss /3ρaa C ɼτ = 8rρss /3gρaa C Ͱɼཻࢠͷॳ଎͸
w(t = 0) = 0 ͱͨ͠ɽl Λ೤͜ͷམԼͷؒʹɼείϦΞ͸ྫྷ٫ͯ͠ද໘ʹΫϥετ͕‫ܗ‬੒͞ΕΔɽΫϥετͷް͞子の初速は w（t = 0）= 0 とした．w∞は終端速度で，重スコリアは冷却して表面にクラストが形成される．クκ͔Β‫ੵݟ‬΋Δͱɼ֦ࢄ܎਺
w∞ ͸ऴ୺଎౓Ͱɼॏྗͱۭ‫ؾ‬఍߅͕ͭΓ߹͏଎౓Ͱ͋Δɽཻࢠͷ଎౓͸
力と空気抵抗がつり合う速度である．粒子の速度はττ ͘Β͍ͷ࣌ؒεラストの厚さ l を熱拡散係数κから見積もると，
w∞ ͸ऴ୺଎౓Ͱɼॏྗͱۭ‫ؾ‬఍߅͕ͭΓ߹͏଎౓Ͱ͋Δɽཻࢠͷ଎౓͸͘Β͍ͷ࣌ؒε֦ࢄ܎਺ κ ͔Β‫ੵݟ‬΋Δͱɼ
 2
1/4
√
τくらいの時間スケールで終端速度に落ち着く．表 2
3κ ρa CH 2έʔϧͰऴ୺଎౓ʹམͪண͘ɽද 2 ʹ͋Δ਺஋Λ༻͍ͯ‫͢ࢉܭ‬Δͱɼ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞͷ
l
≃
κT
=
(13)


（13）
   
2 ρ CH 2 1/4 
2 ʹ͋Δ਺஋Λ༻͍ͯ‫͢ࢉܭ‬Δͱɼ௚‫ܘ‬
2 cm ͷείϦΞͷ
έʔϧͰऴ୺଎౓ʹམͪண͘ɽද
√3κ8grρ
asにある数値を用いて計算すると，直径2 cm のスコリl ≃ κT =(13)
27 100m ͷߴ͔͞ΒམԼ͢Δ௚‫ܘ‬s くらいの厚さのクラ1.9m/s，時間スケールはs ͱͳΔɽ਺
2 cm
ऴ୺଎౓͸ 19 m/sɼ࣌ؒεέʔϧ͸
のスコリアでは 8grρ
5 mm
アの終端速度は 19
1.9 s となる． 直径 2 cm
1.9 s ͱͳΔɽ਺ੵ෼͢Δͷ͸ָ͍͠ͷͰ͍ͭੵ෼ͯ͠͠·͕ͬͨɼੵ෼͠ͳ͍Ͱ΋͍͍ͩͨͷ͜ͱ͸Θ͔Δɽऴ୺଎౓͸ӡಈํ
100m ͷߴ͔͞ΒམԼ͢Δ௚‫ܘ‬
2 cmऴ୺଎౓͸ 19 m/sɼ࣌ؒεέʔϧ͸

27
ストが形成されるので，落下したスコリアは固体とし数 100 m の高さから落下する直径
2ੵ෼͢Δͷ͸ָ͍͠ͷͰ͍ͭੵ෼ͯ͠͠·͕ͬͨɼੵ෼͠ͳ͍Ͱ΋͍͍ͩͨͷ͜ͱ͸Θ͔Δɽऴ୺଎౓͸ӡಈํcm のスコリアは௚‫ܘ‬
2 cm ͷείϦΞͰ͸
5 mm ͘Β͍ͷް͞ͷΫϥετ͕‫ܗ‬੒͞ΕΔͷͰɼམԼͨ͠εί
27 ɽ
ఔࣜʹ
dw/dt
= 0 Λ୅ೖ͢Δ͜ͱͰ؆୯ʹ‫·ٻ‬Γɼ࣌ؒεέʔϧ͸ τ ∼ w∞ /g ͱͯ͠‫ੵݟ‬΋Ε͹Α͍ɽͷείϦΞ͸଎΍͔ʹऴ୺଎౓ʹୡ͢Δͱߟ͑ͯΑ͍
27
27ͷείϦΞ͸଎΍͔ʹऴ୺଎౓ʹୡ͢Δͱߟ͑ͯΑ͍ɽ．
て振る舞うと考えてよいだろう．固体のスコリアは落速やかに終端速度に逹すると考えてよい
28ఔࣜʹ
dw/dt = 0 Λ୅ೖ͢Δ͜ͱͰ؆୯ʹ‫·ٻ‬Γɼ࣌ؒεέʔϧ͸ τ ∼ w∞ /g ͱͯ͠‫ੵݟ‬΋Ε͹Α͍ɽ଎͍଎౓Ͱଧ্ͪ͛Ε͹ΑΓߴ͘·Ͱ্͕Δ͕ɼͦΜͳʹߴ͘͸্͕Βͳ͍ɽӡಈํఔࣜΛ
2 ճੵ෼ͯ͠ॳ଎
ϦΞ͸‫ݻ‬ମͱͯ͠ৼΔ෣͏ͱߟ͑ͯΑ͍ͩΖ͏ɽ‫ݻ‬ମͷείϦΞ͸མԼͨ͠‫ʹޙ‬స͕ͬͯɼε28 （W = 0）
ガスが上向き速度を持たないとき，上向き下した後に転がって，スコリア丘をつくる．スコリア(W = 0)ɼ্޲͖ʹଧ্ͪ͛ΒΕཻͨࢠ͕౸ୡ͢Δߴ౓Ψε্͕޲͖଎౓Λ࣋ͨͳ͍ͱ͖
଎͍଎౓Ͱଧ্ͪ͛Ε͹ΑΓߴ͘·Ͱ্͕Δ͕ɼͦΜͳʹߴ͘͸্͕Βͳ͍ɽӡಈํఔࣜΛ
2 ճੵ෼ͯ͠ॳ଎
Ψε্͕޲͖଎౓Λ࣋ͨͳ͍ͱ͖ (W = 0)ɼ্޲͖ʹଧ্ͪ͛ΒΕཻͨࢠ͕౸ୡ͢Δߴ౓
౓ͱ౸ୡߴ౓ͷؔ܎Λղੳతʹಋ͚͹ɼ͜͜ʹࣔͨ͠ࡶͳ‫ੵݟ‬ΓͰ΋े෼Ͱ͋Δ͜ͱ͕Θ͔Δɽ
29
29
は終端速度
で決まる．
に打ち上げられた粒子が到逹する高度
z
丘の形
（傾斜）
は安息角
max
ίϦΞٰΛͭ͘ΔɽείϦΞٰͷ‫ )ࣼ܏( ܗ‬͸҆ଉ֯ Ͱܾ·Δɽ౓ͱ౸ୡߴ౓ͷؔ܎Λղੳతʹಋ͚͹ɼ͜͜ʹࣔͨ͠ࡶͳ‫ੵݟ‬ΓͰ΋े෼Ͱ͋Δ͜ͱ͕Θ͔Δɽ
zmax ͸ऴ୺଎౓Λ࢖͓͓ͬͯΑͦ
zmax ͸ऴ୺଎౓Λ࢖͓͓ͬͯΑͦ
を使っておおよそ
もうひとつ，粒子が水平風で流される距離を見積も14w∞ 22
2 cm ఔ౓ͷείϦΞ͸ۭ‫ؾ‬΋͏ͻͱͭɼཻࢠ͕ਫฏ෩Ͱྲྀ͞ΕΔ‫཭ڑ‬Λ‫ੵݟ‬΋Δɽ௚‫ܘ‬
る．直径2 cm 程度のスコリアは空気抵抗によって速w(11)zmax ∼ ∞14
zmax ∼ 2g
(11)

（11）
     
2g
やかに大気の速度に馴染むと考えられるので，水平方L ͸ਫฏ఍߅ʹΑͬͯ଎΍͔ʹେ‫ؾ‬ͷ଎౓ʹೃછΉͱߟ͑ΒΕΔͷͰɼਫฏํ޲ͷ༌ૹ‫཭ڑ‬ͱ‫ੵݟ‬΋ΒΕΔɽ͢ͳΘͪɼ௚‫ܘ‬
2 cm ͷείϦΞ (w∞ =219cm
m/s)
͸͍͍ͤͥ਺向の輸送距離10m ఔ౓·と見積もられる．すなわち，直径のスコリアͱ‫ੵݟ‬΋ΒΕΔɽ͢ͳΘͪɼ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞ (w∞ = 19 m/s) ͸͍͍ͤͥ਺ 10m ఔ౓· L は水平風速 U に滞空時間 T をかけ算
U ʹ଺ۭ࣌ؒ T Λ͔͚ࢉͨ͠΋ͷͱͯ͠‫ੵݟ‬΋Δͱɼ
程度までしか上が（w∞ = 19 m/s）はせいぜい数 10 m෩଎
したものとして見積もると，ɽখཻ͍ܰ͘͞ࢠ͸ۭ‫ؾ‬఍߅ͷӨ‫ڹ‬Λ‫͘ڧ‬ड͚ΔͨΊɼΨε্͕޲͖ͷ଎Ͱ্͔͕͠Βͳ͍28
28
28Ͱ্͔͕͠Βͳ͍ ɽখཻ͍ܰ͘͞ࢠ͸ۭ‫ؾ‬఍߅ͷӨ‫ڹ‬Λ‫͘ڧ‬ड͚ΔͨΊɼΨε্͕޲͖ͷ଎
らない ．小さく軽い粒子は空気抵抗の影饗を強く受
3ρa C
L ≃ UT = UH
(14)

（14）
   
౓Λ࣋ͨͳ͍ͱߴ্͕͘Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͳ͍ɽ
౓Λ࣋ͨͳ͍ͱߴ্͕͘Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͳ͍ɽ
8grρ
s
27. 積分するのは楽しいのでつい積分してしまったが，積分しな

いでもだいたいのことはわかる．終端速度は運動方程式に࣍ʹείϦΞͷ଺ۭ࣌ؒΛߟ͑Δɽཻࢠ͸෾ग़‫ʹ͖޲্Ͱޱ‬෾͖ग़͢ΨεʹΑͬͯ଎΍͔࣍ʹείϦΞͷ଺ۭ࣌ؒΛߟ͑Δɽཻࢠ͸෾ग़‫ʹ͖޲্Ͱޱ‬෾͖ग़͢ΨεʹΑͬͯ଎΍͔dw/dt = 0 を代入することで簡単に求まり，時間スケールは
表 2 にある数値を用いると，水平方向の輸送距離は
ද 2 ʹ͋Δ਺஋Λ༻͍Δͱɼਫฏํ޲ͷ༌ૹ‫཭ڑ‬͸
150 m ͱͳΔ30 ɽ͜Ε͸෾ग़‫͔ޱ‬Βϓ΢ɾτ～ w ∞ /g として見積もればよい．

T ͸ʹ࠷ߴߴ౓ H ·Ͱ্͕࣋ͪΓɼͦͷ‫ޙ‬ɼऴ୺଎౓ͰམԼ͢Δͱͨ͠Βɼ଺ۭ࣌ؒ
28. 速い速度で打ち上げればより高くまで上がるが，そんなに高T ͸ʹ࠷ߴߴ౓ H ·Ͱ্͕࣋ͪΓɼͦͷ‫ޙ‬ɼऴ୺଎౓ͰམԼ͢Δͱͨ͠Βɼ଺ۭ࣌ؒ
ϓΞΠͷϐʔΫ·Ͱͷ‫΅΄ͱ཭ڑ‬ಉ͡Ͱ͋Δɽ
くは上がらない．運動方程式を 2 回積分して初速度と到逹高
度の関係を解析的に導けば，ここに示した雑な見積りでも十HT ≃ H
分であることがわかる．
T ≃w

w∞
∞

29. 安息角は 30°くらいだが，プウ・プアイの傾斜は 30°よりはきついように見える．

(12)
(12)

ͱͳΔɽ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞ͕ 580 m ͷߴ͔͞ΒམͪΔͷʹ͔͔Δ࣌ؒ͸໿ 30 s Ͱ͋ΔɽͱͳΔɽ௚‫ ܘ‬2 cm ͷείϦΞ͕ 580 m ͷߴ͔͞ΒམͪΔͷʹ͔͔Δ࣌ؒ͸໿ 30 s Ͱ͋Δɽ

3

νΣΠϯɾΦϒɾΫϨʔλʔζɾϩʔυ͜ͷམԼͷؒʹɼείϦΞ͸ྫྷ٫ͯ͠ද໘ʹΫϥετ͕‫ܗ‬੒͞ΕΔɽΫϥετͷް͞ l Λ೤͜ͷམԼͷؒʹɼείϦΞ͸ྫྷ٫ͯ͠ද໘ʹΫϥετ͕‫ܗ‬੒͞ΕΔɽΫϥετͷް͞ l Λ೤֦ࢄ܎਺ κ ͔Β‫ੵݟ‬΋Δͱɼ֦ࢄ܎਺ κ ͔Β‫ੵݟ‬΋ΔͱɼνΣΠϯɾΦϒɾΫϨʔλʔζɾϩʔυ (Chain of Craters Road) ͸౦Ϧϑτɾκʔϯ্

 2
1/4
√
3κ ρa CH 2 ʹੜͨ͡ଟ਺ͷϐοτɾΫϨʔλʔͷͦ͹Λ௨ͬͯւ‫Ͱ·؛‬ԼΔಓ࿏ɽ
1/4
1969 ೥͔Β 1974 ೥ʹl ≃ √κT = 3κ2 ρ CH 2
(13)

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと73

表3： アアとパホイホイの比較*．

アア

パホイホイ

溶岩噴出率

大

小

溶岩流の前進速度

速(>10 m/hour)遅(1-10 m/hour)

流路

チャネルをつくる

チューブをつくる

フロー・ユニットの厚さ

厚い(2-10 m)

薄い(0.2-2 m)

温度

低め

高め

粘性

高め

低め

* Volcano World（http://volcano.oregonstate.edu/lava-flows）[11]を一部改変．
30

150 m となる ．これは噴出口からプウ・プアイのピ

ると，へばりついた溶岩が重力で垂れる途中に冷えてークまでの距離とほぼ同じである．

固まったことがよくわかる．スパターは壁面に付着するくらいには軟らかかったが，流れ落ちるほどには軟

3. チェイン・オブ・クレーターズ・ロード

らかくなかったことから，スパター・ランパートを形成した溶岩噴泉の高さが制約される（高い溶岩噴泉はチェイン・オブ・クレーターズ・ロード（Chain of

落下中に冷えて固まるのでスコリアとなり，低い溶岩Craters Road）は東リフト・ゾーン上に生じた多数の噴泉は落下時の溶岩が高温で軟らかいので流れてしま

ピット・クレーターのそばを通って海岸まで下る道路．

う）．

1969 年から 1974 年にかけての噴火で道路の一部が溶トレイルの目印となっているアフ（ahu，積み石）に岩で覆われたため，現在の道路は新しくルートを変え従って，ランパートを左に見ながら少し移動してから，て作り直されたものである．かつては海岸沿いにカラ割れ目を飛び越える．かつて，ここら辺は現在よりもパナ（Kalapana）までつながっていたが，現在はプウ・

高い位置まで溶岩で埋め尽くされていたが，溶岩の噴オオ（Puu Oo）から噴き出した溶岩によって分断され出が止まった後，溶岩を噴き出した割れ目が排出口と31

通り抜けることはできなくなっている ．

3.1

ナパウ・トレイル

なって固化する前の溶岩を吸い込んで，地表は現在の高さまで下がった．マッシュルーム状になって残った溶岩樹型から，溶岩がどの高さまであったのかを知る
32

かつてのチェイン・オブ・クレーターズ・ロードがことができる ．また，割れ目を見るといかにも吸い溶岩流で埋められて行き止まりになったところはマウ込まれる途中の溶岩が固まったような模様が見える．

ナ・ウル（Mauna Ulu）駐車場として整備され，ナパウ・

トレイル・ガイド [10] には，トレイルの脇に堆積しトレイル（Napau Trail）の起点となっている．トレイたスコリアをどかしてみるとペレの涙（Pele’s tear）
やルをプウ・フルフル（Puu Huluhulu）まで歩くなら，

ペレの髪の毛（Pele’s hair）
を見つけることもできる，

トレイル・ガイド（Mauna Ulu Eruption Guide）[10] をとある ．どちらも溶岩が空中で固まったもので，ペ入手しておくとよい．

レの涙は滑らかな表面を持つ雫状の形，ペレの髪の毛

まず最初は，トレイルヘッドから森の中を南に延び

33

は細長い糸状の形である．

るトレイルに入って，1969 年に噴火した割れ目を見割れ目を離れてトレイルをプウ・フルフルに向かっに行く．森を抜けると，割れ目噴火でつくられたスパて進む．周辺を覆っている溶岩はだいたいパホイホイ

ター・ランパート（spatter rampart）の裏に出る．ス（pahoehoe）だが，一部にアア（aa）も見られる（図 7）．

パター・ランパートはスパターがへばりつくことで形表面をがさがさのクリンカー（clinker）で覆われてい成される．割れ目の側からスパター・ランパートを見るのがアア，
表面が滑らかなのがパホイホイである（表

30. 解析的に積分して見積もっても結果はたいして変わらない．
31. 一般車両の通行は許可されていない緊急避難用の末舗装道路が建設されているが，貫通はしていない．

32. 樹木に接した溶岩は冷やされて固化するため，溶けた溶岩が排出された後も頭位が保存される．
33. ペレの涙はデバステーション・トレイルの方が見つけやすい
と思う．

74

日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018343）．トレイルはアアを避けて キプカ（Kipuka，周囲なる．堤防をつくっている溶岩は 80-150 m の幅で広を溶岩流で囲まれているが溶岩流に覆われることなくがっていて，その中に深さ～2 m で幅～11 m のチャ

島状に植生が残った場所）の中を抜ける．アアとパホネルがある．溶岩噴出率の見積り 35 m /s を使うと，イホイに化学組成の違いはなく，溶岩噴出率や温度のこのチャネルを流れた溶岩の流速はおおよそ 100 m/

違いによって同じ溶岩がアアになったりパホイホイにmin となる．これはチャネルがないときの前進速度のなったりする．表面はがさがさのアア溶岩も，内部は約 10 倍の速度である．冷却速度（硬くなって流れなく

みっちり詰まっている．クリンカーの厚さは通常 1-2

なるまでの時間）は変わらないとしたら，溶岩はチャm であるが，10 m になる厚いものもある．

ネルを流れることで 10 倍遠くまで流れることができパホイホイ上につけられたトレイルを移動してプ
ウ・フルフルの登り口にたどり着く，ちょっときつい登りをがんばって上に上がると，マウナ・ウルから噴3るようになったことになる．

3.3

オーシャン・エントリー

き出した溶岩で埋め尽くされた大地を一望することが崖をくだって海まで出ると道路は左に曲がってしばできる．すぐ南東に見える丘がマウナ・ウルである．

らく海沿いに進む．そしてプウ・オオから流れてきた

噴火前に存在したピット・クレーターのいくつかは溶岩流にぶつかったところでチェイン・オブ・クレー

マウナ・ウルの溶岩で周囲と同じ高さまで埋められた

ターズ・ロードは終点となる．駐車場はなく，道の片が，現在はわずかな凹みになっているとのこと．溶岩側に縦列駐車する．

で一度は完全に埋められたクレーターがまた凹んでい

現在，プウ・オオから噴き出した溶岩のほとんどは，るのは，クレーターを埋めた熱い溶岩が冷却して収縮

溶岩トンネルを通って海まで運ばれる．溶岩トンネルしたためである（周囲も冷却によって収縮するが，クの天井にはところどころ崩落して穴が開いているとこ

レーターは厚みがある分だけ収縮による沈降量が大きろがあり，暗くなると穴を赤い輝点として見ることがい）．また，クレーター内部を埋めた熱い溶岩がまだできる．これはトンネルを流れる高温の溶岩が出す熱

十分に冷えていないため，クレーターのあった場所か

放射が穴から外に漏れだしたもので，点をつなげるこらは噴気も見られるとのこと．冷却の時間スケールは，とで現在溶岩が流れている溶岩トンネルの経路を推測

2

厚さ D と熱拡散係数κを使って D /κと見積もることができる．熱拡散係数はおおよそ 1 × 10

－62

m /s の大することができる．
溶岩が海に流れ込む流入口（ocean entry）の位置はきさなので，10 m の厚さの溶岩流は約 3 年で冷えるが，定まっておらず時折場所を変えるが，溶岩で熱せられ深さ 100 m のピット・クレーターを埋めた溶岩が冷えて蒸発した海水が大気中で凝結してできる白い雲がもるには約 300 年かかる．

くもくと立ち上がっているので，流入口があればそれ

3.2

溶岩チャネル

35がどこにあるのかすぐにわかる ．
立ち入り禁止にはなっていないので道路の終点に車

チェイン・オブ・クレーターズ・ロードの起点からを停めて歩いていけば流入口に近づくこともできるが，7.4 mile の地点で，道路は溶岩チャネル [12] を横切る．

安易な気持ちで流入口を見に行くのはやめた方がよい

溶岩チャネルを観察する展望台が設置されているので，と思う．筆者は昔，流入口の近くまで歩いていってパ

溶岩チャネルを上から見ることができる．この溶岩チ

トロール中のレンジャーに捕まり，「こんな危険なとャネルをつくった溶岩はマウナ・ウルから噴出したもころにいたらダメだ．
すぐに立ち去れ」と叱られました．

ので，チェイン・オブ・クレーターズ・ロードと交わ溶岩ベンチが崩落したりすると本当に死にます ．そるのは噴出口から 4.4 km 地点．溶岩流がこの地点にれでも流入口に近づきたい人は，危険であることを理3637

到着したのは噴火開始から 8 時間後ということなので， 解して，しっかり準備（飲料水，懐中電灯 ，など）を
溶岩流先端の平均前進速度は 9 m/min ということに整えた上で出発してください．

34. アア溶岩を踏むとガサガサしていて痛いので「アア」って言っ
ちゃう，パホイホイ溶岩の上はホイホイ歩ける，と大学の先輩に教えられた．

35. 2018 年 3 月は溶岩が海に流れ落ちておらず，陸と海の境界から立ち上がる白い雲はなかった．
36. 今も無知だが，当時はもっと無知だった．
37. 陽が落ちると真っ暗になる．

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと

75

が，もうちょっと力を加えるとそこからはズブズブと潜っていくので，表面にクラストができていることが4. 溶岩ツアー

わかる．溶岩に刺した棒を横方向に動かして，溶岩の43

溶岩が地表を流れているところまで連れていってく「だから何？」と言われると返す言
粘り気を感じる ．

れるツアーがある．連れていってくれるの意味は「道葉はないが，筆者は機会があればまた行きたいと思っ38

案内してくれる」 であり，移動は自分の足で歩く．

ている．

溶岩が地表を流れる場所は日々変わるので，歩く距
39

離 は出発直前までわからない．また，出発地が変更

5. マウナ・ロアとマウナ・ケアになることもある．筆者が参加した 3 回のツアーのうち 2 回はカラパナから溶岩の上を歩くルート，もう 1

マウナ・ロアとマウナ・ケアの鞍部を抜けてハワイ

回はプウ・オオの北側からジャングルを通り抜けるル

島を東西に横断するサドル・ロード（Saddle Road） は，ートであった．溶岩の上を歩くルートは比較的に歩き1998 年の「ハワイ島の火山見学案内」以降に大幅な改やすいが，陽が出ると日差しの中を延々と歩くことに修がおこなわれ，現在はレンタカーも通行できるよう

40

44

45

なるのできつい ．もう一方のジャングルを通り抜けになっている ．サドル・ロードから分岐してマウナ・るルートは，強い日差しで痛めつけられることはない

ケアの山頂までつながるマウナ・ケア・アクセス・ロ

が，必ずしも楽であるとは限らない．筆者が参加したード（Mauna Kea Access Road）も，MKVIS（Maunaときは一部で腰まで泥水に浸かるような道を片道 2 時

Kea Visitor Information Station）までは普通の車で行

41

間近く行くことになり，めちゃくちゃきつかった ．
誰でも参加できるとは思わないし，考えようによっては危険なツアーであるようにも思うのだが，覚悟の42

ある人 には強くお勧めする．目の前で溶岩が流れてける．その先のマウナ・ケア山頂まで登るには，末舗
46

装区間があるので四輪駆動車を必要とする [13] ．

5.1

マウナ・ロア

いくところを見るのは，ちょっと感動してしまう体験

マウナ・ロアは地球最大の火山と言われている．山だった（図 8）．筆者が見たのは 3 回ともパホイホイ溶頂の標高は海抜だと 4 km ほどだが，ハワイ島周辺の岩で，トウ（toe）の一部が破れては新しいトウが形成

海の深さは約 5 km なので，そこから測ると山頂の高されるという過程が目の前でくり返された．表面が固さは約 9 km となる．また，噴き出している玄武岩質

まりつつあるローブの内部が流れることで縄状模様がの溶岩の粘性が小さいため山体の傾斜はとてもゆるやつくられていく．溶岩流の向こう側の景色は，溶岩かかで，富士山のような円錐形の成層火山に比べると高ら発せられる熱のために揺らいで見える．赤熱した溶

さのわりに山体の体積は圧倒的に大きい．頂上にはカ岩に近づくと猛烈な熱さを感じる．熱いのを我慢してルデラがあるが，のっぺりとした外形をしている．中近づいて，木の棒で赤い溶岩を突いてみると木の棒の腹には大気 CO2 濃度を長期にわたって測定しているこ先端に火がつく．軽く押しただけだと棒は刺さらないとで有名な観測所（Mauna Loa Observatory）
がある．
1843 年以降に 33 回の噴火，最後の噴火は 1984 年，ま38. 溶岩が駐車場のすぐ近くを流れている場合を除いて，ガイドなしで溶岩が流れている場所にたどり着くのは難しいと思う．
39. 昨日は往復 5 マイルだったのが，今日は往復 15 マイルになる，ということもあるとのこと．
40. 出発前に 1 人につき 2 リットル以上の飲料水を持つように指示された．また，途中にトイレはなく，見渡す限り溶岩がた
だ広がっているだけなので隠れるところもない．
41. 還暦をすぎた生物学科の教授は往路で体力を使い果たしたよ
うに見えた．筆者は「彼は生きて帰れないのではないか」と思った（が，ガイドさんと学生さんに助けられて無事生還しました）．このツアー中，筆者はリタイアしたいと思い続けていたが，終わってみるとこれがいちばん楽しいツアーだった．生還した教授も「一生の思い出（冥士の士産？）になる素
睛らしい体験でした」と言っている．
42. 参加は自己責任です．筆者は一切の責任をとりません．

たいつ噴火してもおかしくない．

43. ちょっと力を入れても動かないが，もうちょっと力を入れると動き出す．溶岩はニュートン流体よりはビンガム流体で近似するべきと実感される．
44. 改 修 後 は ダ ニ エ ル・K・ イ ノ ウ エ・ ハ イ ウ ェ イ（Daniel K.
Inouye Highway）という名称に変更された．
45. レンタカー会社によって対応が異なることもあるので，借りる前に確認が必要．
46. レンタカーの保険が適用されるかどうかは要確認．MKVIS
より上でロード・サービスを使うとざっくり 1 万ドルの支払いになるという話を聞いた．また，保険が適用される場合でも，免責金額が 5 千ドルであったりするらしい．

76

日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018

5.2

発する赤い光で照らされた噴煙が見える．それ以外にマウナ・ケアは， 絶 滅 が 危 惧 さ れ て い る 固 有 種 の 銀 剣 草（silver

マウナ・ケアは山頂にある天文台群で有名な山である．たくさんのスコリア丘があり，マウナ・ロアに比49sword） が柵の中で育てられているのを見学したり，
50

MKVIS で士産物 を物色したりする．

べると見た目はギザギザしている（図 9）．山頂にカル山頂へあがる道路は積雪の状況や強風などによってデラがないのは，スコリアで埋められたためであると閉鎖されることもあるが，間題がなければ MKVIS か考えられている．また，山頂付近には氷河堆積物が見ら約 30 分で山頂まで行くことができる ．MKVIS かられることから，気候が寒冷な時期には氷帽で覆われらちょっとあがると植物の生育限界を超え，植物は見ていたことがわかる（マウナ・ロアには氷河の痕跡はられなくなる．途中にある駐車場に車を停めて，氷河見られない）．マウナ・ケアの最後の噴火は 6,000-

によって削られて運搬された堆積物を見る．氷河は大4,500 年前とされていて，ここしばらくは噴火していきさに関係なく物を運ぶので，堆積物は粒度が揃って

47

51

52

ない ．

おらず，また角張っている ．山頂付近には，アメリ

富士山より高いマウナ・ケアであるが，山頂まで車

カ合衆国でもっとも高い位置にある湖と言われるワイ

で登ることができる．ヒロ（Hilo）の町からだと 1 時間

アウ湖
（Lake Waiau）
がある ．水はけが良さそうな場程度のドライブで，標高 2,800 m にある MKVIS に到所なのに，なぜここに水が溜まるのか不思議である ．

53

54

着する．山頂に上がる人は，高地に体を慣らすため

日本のすばる望遠鏡は，予約制で一般の人の見学を

MKVIS で 1 時間以上休憩することになっている [13] ．

48

受け付けていて，ガイド付きで望遠鏡施設を見学する

標高は既に十分に高いので，MKVIS で高山病の症状ことができる [14]．すばる望遠鏡の隣にあるケック天が出ることは普通にある．あんまり油断しない方がよ

文台（Keck Observatory）には見学室が設けられていい．

て，見学室が開いている時間であればガラス越しに望MKVIS の北には山頂で観測する人のための宿泊施

遠鏡を見ることができる．主鏡の大きさだけで比べる

設（Hale Pohaku Lodge）があるが，一般の人は立ち入ならケック望遠鏡の方がすばる望遠鏡よりも大きいが，ることはできない．南南東の方角にあるキラウエアの

すばる望遠鏡の主鏡は一枚鏡であるのに対し，ケック

方を見ると，空模様によっては火口から立ち上る噴煙

望遠鏡の主鏡は 36 枚の六角形の鏡を組み合わせてつを見ることができる．夜間であれば，火口の溶岩湖がくられている ．

47. これからしばらくも噴火しないかどうかはわからないと思う．
48. 山頂にあがって観測する人は，山頂にあがる前に 24 時間以上をここで過ごすことになっている．
49. 銀剣草が花を咲かせるときは，茎がにょろにょろと 2 m 近く
伸びて，そこに無数の花が咲くらしい（筆者は，花が咲いた
後の枯れた銀剣草を見たことはあるが，花を見たことはない）．
50. 筆者のお勧めはマウナ・ケアに設置された 9 つの望遠鏡の主鏡をプリントした T シャツ．主鏡は蓄光塗料でプリントされており，暗いところでぼんやりと光る．それはそれとして，
マウナ・ケア・天文台（Mauna Kea Observatories）の恰好いいロゴが描かれた士産物がたくさんあるが，このロゴには矛盾があると岩上直幹氏が指摘している．ロゴに描かれた山はマウナ・ケアで，その中腹に描かれている建物はハレ・ポハク・
ロッジであると考えるのが自然である．そうであるとしたら山の南側から北を向いて山を見ていることになるが，空には南にあるはずの南十字星とおぼしき星が描かれている．
51. 筆者が参加したツアーでは，ガイドさんが「MKVIS より上では眠らないようにしてください．眠ると呼吸が浅くなって高山病が悪化します」と言っていた．また，MKVIS から上に上がる途中では，高山病予防のため 5 分毎に 1 口ずつ水を飲む
ように，と言われた．根拠があるのかないのか，筆者は知らない．
52. 末舗装道路が終わって舗装道路になってすぐ，道路の脇 ( 登りなら道路の右側 ) に少し開けた場所がある．ここはアポロ
計画で月に着陸する宇宙飛行士が訓練をおこなった場所とのこと．訓練終了後にきちんと原状復帰されたらしく，月着陸の訓練をした痕跡は残っていない．月着陸の訓練がおこなわれたのは，マウナ・ケアの氷河堆積物が月の表面のアナログになると考えられたからと思うが，そう考えられた根拠を筆者は知らない．また，筆者が天文観測でハレ・ポハク・ロッジに宿泊していたとき，火星探査車の試験をおこなっている
人々がハレ・ポハク・ロッジに出入りしていた．試験の場
所は「あの尾根の向こう側」と言っていたので，おそらくハレ・ポハクの近所なのだと思う．マウナ・ケアは火星のアナログでもあるらしい．世の中には，火星模擬砂 (Martian soil
simulant) というものがあって，その材料はマウナ・ケアとマ
ウナ・ロアの間にあるスコリア丘で採取されたものである．
筆者が千葉工業大学で見た火星模擬砂 (JSC Mars-IA) には植
物の根っことおぼしき物が入っていたが，細かいことを気にするものではないのかもしれない．一方で，火星模擬砂の細かい砂は吸い込むと体に良くないと言われているので，やっぱり細かいことを気にした方がよいのかもしれないとも思う．
53. へその緒を湖に投げ込んで子供の健康を祈るという風習があるらしい．筆者が「へそ」に過剰反応する理由を知りたい人は直接に訊いてください．
54. ハレ・ポハク・ロッジで「湖の底は永久凍士になっているか
ら水が溜まるのだ」と言う話を聞いたが，裏はとっていない．
55. 見学室のトイレの床には六角形のタイルが使われている．

55

地球物理学者によるハワイ島の火山見学案内／はしもと

77

ちなみに，一般の人が山頂エリアに入ってよい時間

Trailhead）に車を停めたら，そこから先は海岸沿いに帯は日の出 30 分前から日没後 30 分までとなっている

草原の中を片道 1 時間くらい歩く ．風は強いが，天[13]．日の出と日没は山頂で見ることも可能（図 10）だ

気が良ければ草原の中の道を歩くのは気持ちよい ．

が，星を見たい人は MKVIS で開かれている観望会

2015 年 3 月に歩いたときは，海にクジラとおぼしき（stargazing program）に参加させてもらうのがよいだ

ものが見えた．最後はかなり急な岩場を下って入り江

ろう．

まで降りる．入り江の中の砂はたしかに他とは違う色

山頂からの帰りはスピードの出し過ぎに気をつける．

59

60

61

をしている ．

観測所の車を運転して山頂にあがるときは，「末舗装56

道路はローギアを使う」という規則があった ．

7. ハワイに行く前に同じものを見ていても，知らない人には見えないも

6. 白と黒と緑の砂浜

62のが，知っている人には見えることがある ．きちん
ハワイ島にはいろいろな色の砂浜がある．ハワイ島と予習しておくことは重要である．

の北西にあるハプナ・ビーチ（Hapuna Beach）は白い

ハワイ火山国立公園の現況は，公園のウェブページ

57

砂浜．白い砂はサンゴ礁が砕けてできたものである ．

[2] で確認することができる．立入禁止区域，道路のハ ワ イ 島 の 南 東 に あ る プ ナ ル ウ・ ビ ー チ（Punaluu

閉鎖，噴火の状態，などの情報がある．火山の活動度

Beach）は黒い砂浜．黒い砂は海に流れ込んだ溶岩がが変わると立入禁止区域の設定が変更になったりする

急冷されて真っ黒なガラスになって砕けた水冷破砕岩

こともあるので，出発前にチェックしておくとよい．

である．サンゴ礁や水冷破砕岩はハワイ以外にもある公園内のキラウエア・ビジター・センター他各所で販ので，白い砂や黒い砂のビーチは，行くところに行け売されているトレイル・ガイド [3, 10] は，ウェブ上でばハワイでなくても存在している．

閲覧することができる．Hazlett 博士の 2015 年版の巡もうひとつ，ハワイ島の南の端には緑色の砂のビー
58

63

検ガイド [15] も，オンライン・ストアで購入可能 ．

チ（Green Sand Beach）がある ．緑色は Mg を多く含

マウナ・ケアに出かけるなら，MKVIS[13] のページ

むカンラン石によるもので，カンラン石を含むハワイ

を 参 照 す る． 観 望 会（stargazing program）の 予 定，岩（hawaiite）が風化して砂になった後，流水で砂が分

MKVIS に設置されたライブ・カメラの映像，マウナ・

別され密度の大きいカンラン石の割合が多くなること

ケア山頂にアクセスする道路の状況，マウナ・ケアので緑色の砂浜がつくられたと言われている．

天気予報のページへのリンク，などがある．上にあがグリーン・サンド・ビーチに行くには，とにかく南に向かって車を走らせてアメリカ合衆国最南端のサウる人は「高山病に対する注意事項」を前もって読んで64おくべきである ．
65

ス・ポイント（South Point）を目指す．グリーン・サ

日本語の情報源は寡聞にして知らないが ，とりあ

ンド・ビーチ・トレイルヘッド（Green Sand Beach

えず筆者の本棚でハワイの火山に関連した記述がある

56. ハレ・ポハク・ロッジの掲示板には天文学者が起こしたいく
つかの事故の写真が貼ってあり，運転者に注意を促している．
同じくロッジに貼られているマウナケア山頂の航空写真には，フランスの天文学者がスピードの出し過ぎで道からとびだした場所に“Frog’ s Leap”と書かれている．それを見た誰かが「日本の天文学者が事故をおこしたら“Kamikaze Jump”
とか書かれちゃうのかな」と言っていた（ような気がする）．
57. 白い砂浜の生成にはパロット・フィッシュ（parrot fish）が関係しているらしい．パロット・フィッシュは，サンゴをガ
リガリと醤ってサンゴに住まう藻類をサンゴごと食べ，消化しなかったサンゴを排泄物として出す．1 匹のパロット・
フィッシュが 1 年間に排泄する砂は 360 kg になる（https://www.wired.com/2014/08/absurd-creature-of-the-weekparrotfish/）．
58. 緑色の砂のビーチは世界に数カ所しかないらしい．

59. 使ったことはないが，四輪駆動車で入り江の近くまで運んでくれるサービスがあるらしい．
60. とにかく風は強い．樹木は風で変形して偏形樹になっている．
足下は火山灰が風化したものが積もっていて，関東ローム層のような感じ．溶岩と違って歩きやすいと思ったが，雨が降ったらベタベタになるかもしれない．
61. 鮮やかな緑色を期待していると，少しがっかりするかもしれない．
62. 一生に一度しかできない簡単で面白い月観察実験 http://
gate.main.jp/saiki_lab/moon/moon_obs.html
63. https://shop.hawaiipacificparks.org/collections/geology/
products/explore-geology-of-kilauea
64. 16 歳末満の人は高度による影饗を受けやすいため，MKVIS
より上に上がるべきではないとされている．
65. 謙遜ではなく本当に知らない．いいものがあれば教えてくだ
さい．

78

日本惑星科学会誌 Vol. 27, No. 2, 2018

ものを探すと，中村（1978）[16]，町田・白尾（1998）[17]，

おかげであることが，時間の経過とともにじわじわとなどが見つかる．あと，池澤（2000）[18] は火山の本で実感されてくる．あの楽しい遊び場に参加していた全66はないが，ハワイイ についてちょっと深く知りたい69ての人に対して，お礼を言いたいと思う ．

と思った人にお勧めな本である．
ハワイに行く行かないとは関係ないが，ハワイの火

参考文献

山について何か知りたいことが出てきたときに筆者が最 初 に 見 る の は，Characteristics of Hawaiian Vol-

[1] 早川由紀夫, 1998, 地学雑誌 107, 444.

canoes（US Geol. Surv. Prof. Paper 1801）[6] である．

[2] Hawaii Volcanoes National Park, https://www.nps.gov/

ハワイの火山についてのだいたいはここに書かれているのではないかと思う．あと，火山全般について調べるときは Volcano World [11] をよく利用している．

havo/index.htm[3] Kilauea Iki Trail Guide, https://www.nps.gov/havo/planyourvisit/upload/Kilauea-Iki-Trail-Guide-2013.pdf[4] Turcotte, D. L. and Schubert, G., 2002, Geodynamics

8. 楽しい遊び場

2nd ed. (Cambridge Univ. Press)[5] Patrick, M. R. and Witzke, C.-N., 2011, US Geol. Surv.

筆者を最初にハワイに連れていったのは栗田敬氏である．楽しい遊び場を教えてくれたことに心から感謝する．次にハワイに行ったのは，岩上直幹氏とマウナ・
67

ケア山頂で金星の観測をするためであった ．マウナ・
ケア山頂で素睛らしい景色を見ることができたのは観測に参加させてもらったおかげである．また，観測終了後の火山巡検で案内人を務めるために勉強したことは，後のハワイ実習の企画へとつながった．岡山大学
理学部においては，筆者が思いつきで口に出したこと
68

Sci. Investig. Rep. 2011-5110, http://pubs.usgs.gov/
sir/2011/5110/[6] Poland, M. P. et al. eds., 2014, US Geol. Surv. Prof.
Paper 1801, http://dx.doi.org/10.3133/pp1801[7] Gailler, L. and Kauahikaua, J., 2017, Bull. Volcanol 79,
40.
[8] Parﬁtt, E. A., 1998, J. Volcanol. Geotherm. Res. 84,
197.
[9] Wilson, L., 1976, Geophys. J. R. astr. Soc. 45, 543.

を実習という形にして実現してくれた同僚の教員 に[10] Mauna Ulu Eruption Guide, https://www.nps.gov/havo/

感謝するとともに，実習に参加した学生と教員，そしplanyourvisit/upload/mauna_ulu_trail_guide.pdfて実習の後方支援をしてくれた事務室の皆様にも感謝[11] Volcano World, http://volcano.oregonstate.edu

するものである．

[12] Harris, A. J. et al., 2009, Bull. Volcanol. 71, 459.

本稿で示した計算をおこなっているとき，筆者は自分が大学院生だった頃を思い出していた．夜な夜な，
教員や先輩や後輩たちとホワイトボードの前に集まっては，その時々の気になる間題についてオーダーを見
積もる計算をおこない，つじつまが合うとか合わないとか，そんな話をくり返していた．筆者にとってはと[13] Mauna Kea Visitor Information Station, http://www.
ifa.hawaii.edu/info/vis/[14] すばる望遠鏡 一般見学案内, https://subarutelescope.
org/Information/Tour/Summit/j_index.html[15] Hazlett, R. W., 2015, Explore the Geology of Kilauea
Volcano, Hawaii Paciﬁc Parks.

ても幸せな時間であった．そして，今の自分が研究者[16] 中村一明, 1978, 火山の話, 岩波新書.

としてやっていけているのはあの頃に鍛えてもらった[17] 町田洋・白尾元理, 1998, 写真で見る火山の自然史, 東京大学出版会.

66. Hawaii は島本来の言葉では「ハワイイ」と発音するとのこと．
池澤氏の作品には，火山学者が主人公の小説「真昼のプリニウス」（中公文庫）もある．
67. ハレ・ポハクと山頂の間の移動では運転手として十二分に活躍したと思う．
68. 実習の実施にかかる予算は，はしもとではない誰かが用立てている．
69. 筆者が一番お礼を言いたい人にお礼を言うことができなくなってしまったことは，とても残念なことである．

[18] 池澤夏樹, 2000, ハワイイ紀行 完全版, 新潮文庫.