私の実験室 2017
基礎設計室 新宮敦弘

概要
本論では、 昨年から今年にかけて行ってきたことのう ちここで紹介できるものをまとめた。 内容的には発明クラブ関連、 業務関連、 種々の興味や専門分野での応用などであり 、 日々の取り 組みと言ってもよいものかも知れない。

1 AM ト ランスミ ッ ターの製作
松江少年少女発明クラブは毎年「 松江市民活動フェ スタ」 に参加している。 その発表・ 展示会に、月々の活動で製作したゲルマニウムラジオを展示することになったが、残念ながら電波の弱い箇所やビルの中では受信できない。
仮に受信できても音が小さ く て周囲の雑音で聴く ことができない。 ( ゲルマニウムラジオは、 電源を必要とし ないラジオで、 空中の電波を受信し 、 その電力でイヤホンを写真 1:AM ト ランスミ ッ ター鳴らす仕組みである。 )そこで考えたのがミ ニ放送局をつく ること 。 そのためには AM 用のワイヤレスマイクとかト ランスミ ッ タ ーが必要。 し かし そう いう 製品はあっても稀なのと 、 なんだ

2 簡易な立体模型（ 3D 模型） の作成

か作れそう なので、 ネッ ト の情報などをもと に製作することにした。
ネッ ト では学研電子ブロッ ク用の AM ワイヤレスマ

仕事で落石の模型を作ることがあったが、 3D 測量の結果を使って 3D プリ ンタ を使えば精巧な立体模型が作れイクの回路図がみつかった。 ただし 、 マイクはクリ スタるルイヤホンを使う ものだ。 と り あえず、 それ用の部品をト（ 数十万円規模） もかかる。 そこで考えた簡易な 3D 模

─ 最も現代的な方法である。 だがそれなり にコス調達し 、 送信用の同調コイルはゲルマニウムラジオ用に型の作成方法が次の方法だ。

自作した並 4 コイルを使用し た。 そして、 この回路でクまず石の、 各面の型を取る。 そのときに、 各面の間のリ スタ ルイヤホンでの AM 放送が可能だと いう こと を関係性も書いておく 。 実寸で取った場合、 必要なスケー確認し た。 だが、 実際のデモでは音楽を連続し て流し た

ルにコピーで縮小し 、 最後は厚めの用紙にコピーする。

い。 それでいろいろやってみたが、 インピーダンスが合それを切り 抜いて、 セロハンテープなどで仮止めし ながわないためそれを合わせる工夫をしないとダメ なよう だ。

ら各面をつなぎ合わせていく 。 丸い面などは手でそれらそれで、 手持ちの部品を眺めていたら、 ド ライバート ラし く 曲げていく 。 それで簡易な 3D 模型はできる。 これンスが２ 個あった。 ゲルマニウムラジオを普通のイヤホを型に樹脂や硬化粘土などを詰めればもう 少し 重量感がンで聴けるよう にできないか試作するために買ったものあって硬い模型をつく ること もできる。

だ。 これを逆に配線したらインピーダンスを合わせられそう だ。
実際にはト ランス 2 個と 、 コンデンサー 1 個を回路に加えて、 ライン入力が可能になった。
展示会当日は、 他の音楽演奏などでざわつく 会場でも、ゲルマニウムラジオで聴き取れる程度の音楽を流し つづけることに成功した。

この方法では直接型取り をするが、 大きな対象物などは当然できない。 その場合にはデジカメ 写真を利用する。
撮影距離を決めて面に垂直に撮影する。 それの対象部分を輪郭抽出し て型にする。 写真にスケールを一緒に入れれば、 距離の補正や、 あるいは斜め写真からの補正も可能である。
この簡易な立体模型は落石以外でも応用できる場面もあろう かと思われる。

地表踏査では歩測で行う こと が多かった。 いう までもな
く 、 位置の分かる地物があればそれの位置も確認し てあとで補正したり もする。
クリ ノ メ ーターを使う 際には携帯電話に注意が必要である。 磁気を発しているので方位が狂ってしまう からだ。
現代の文明の利器はそれなり に注意が必要なのだが、 ではデジカメ は？レーザー距離計は？そう 考えると 悩ましい。
クリ ノ メ ーターの方位盤には 2 種類ある。 90 度読みのものと 、 360 度読みのもので、 こう し た簡易な測量には360 度読みが適している。

図 1:撮影した石と面のト レース結果

図 2:ト レースにより できた展開図

写真 3:クリ ノ コンパス（ ブラント ン型）

3.2 地層の走向傾斜の測定の改善
地層の走向傾斜は、 例えば N35E25N などの表現で表す。 これは地層の走向方向が N35E（ 北から 35°東に向いた方向） で、 25°北に向けて傾斜し ていること を意味する。 走向方向は、 地層の傾きが 0 になる方向であり 、
写真 2:完成した 3D 模型

傾斜がある場合、 その方向に対して右か左に傾いている。
この例では左側、 つまり 北側に向かって傾いている。

3 クリ ノ メ ーターの活用
3.1 クリ ノ メ ーターによるコンパス測量
落石調査など森林の中での位置決めにクリ ノ メ ータ ーとレーザー距離計による簡易な測量が役立つ。
方法は簡単。 付近の道路など位置が特定できる場所を起点に、 クリ ノ メ ータ ーで方位を測定し 、 レーザー距離

ク リ ノ メ ータ ーでの測定は、 ク リ ノ メ ータ ーの長辺（ NS 軸） を地層の表面に密着さ せ、 長辺方向の水準器が水平になるよう に密着さ せたままで方向を変える。 地層の水平になる方向（ 走向方向） はそれで測定できる。 クリ ノ メ ータ ーの方位盤は普通の方位磁石と E と W が逆になっており 、 磁針の N 極が指し 示す方向がクリ ノ メ ー
タ ーの方位盤の N 極の向いている方向を表す。 ポケッ ト
コンパスなどと同じである。

計で距離を出す。 直接見えない場合はそれを繋いでいく 。

走向方向を測っ たら 、 それに直角になる方向で傾斜当然精度はない。 し かし 、 何の目標物のない山林では有角を測定する。 その際、 傾斜し ている向き（ 下がり 方効である。 落石調査には複数で赴く が、 この方法だと 位向） を相対的に東西南北で記録する。 故に、 N35E25N とN35E25W は同義である。 ただ、 この傾斜方向をちゃん置決めはひとり 作業ででも可能となる。と く にレーザー距離計は便利で、 これがない頃、 地質と 確認し ない場合、 感覚でこちらが北と か西と かやっていると 間違う 。 それは私の過去の反省からも必ずと言っていいほど間違う 。 わかり やすいが、 測定が走向の測定、傾斜角の測定、 傾斜方向の確認の 3 つの工程に分かれているため、 この N ○○ W ×× S の記載に間違いやすさを含んでいる。
日本で使われている手札判のクリ ノ メ ータ ーは、 この表記での測定が行いやすいよう に 90 度目盛が採用されているが、 海外では 360 度目盛が主流のよう だ。
私の持っているクリ ノ コンパスの何個かは 360 度目盛になっている。 その目盛で N35E25N と は読みにく い。
ではどう するか、 right hand rule が便利そう である。 つ写真 5:360 度目盛改造版

まり 地層の走向傾斜を測定する際、 地層が必ず右下がりになるよう な立ち位置で測定する。 360 度目盛のクリ ノメ ータ ーを当てて同じ よう に走向方向を測定するが、 傾斜は必ず右に傾斜し ているので、 傾斜方向を測定することなく 傾斜角だけ測定すればよい。

right hand rule では N35E25N は単純に 215,25 と 記録さ れる* 1。 あと で N35E25N の表記にするには少し 大変に思えるが、 記録時の間違いはまずないといってよい。
データ は簡単なプログラムで簡単に変換できる。 一度この方法で測定するよう になったら従来の方法がと ても煩雑なこと に気づく 。 なお、 右下がり の立ち位置が確保できない場合は、 左下がり でもよい。 その際、 走向方向を磁針の S 極で読めばよいだけである。
先に述べたクリ ノ メ ータ ーでの簡易な測量をすることも考えれば、 360 度目盛のクリ ノ メ ータ ーがと ても便利である。

図 3:right hand rule

4 気圧計・ 高度計
登山等で使う 高度計、 最近のものはデジタ ル式になって精度もよいよう であるが、 私が興味を持っているのはアナログ式の高度計 ( 写真 7) である。 これは、 小学校の写真 4:クリ ノ メ ーターの 90 度目盛（ 標準）

理科室などにあっ たアネロイド 式気圧計 ( 写真 6) と 同
じ 構造のもので、 気圧を高度に換算し て表示するものとなっている。
気圧と高度の関係は、 標高 1000m 以下であれば、 気圧の 1hPa が高度差では約 8m 程度である。 なので、 写真 6のアネロイド 式気圧計を会社の下の道路 ( 標高 3m) から会社の建物 ( 標高 18m) に持って移動すれば、 2hPa 程度気圧が下がる。 最小目盛が 2hPa であるが、 全体のレン* 1 N35E の方位角は 35°だが、 地層の傾斜方向の関係で 215°となることに注意ジが狭く 目盛が粗いので頑張れば 0.1hPa く らいも読める。 一方、 写真 7 の高度計の方は、 高い山に登ること を想定していて、 高度のレンジが 4000~ 5000m 程度で、 最小目盛は 20m であるし、 目盛も密で、 細かく は読み取りにく く 、 これ位の標高差では差がわかり にく い。
そこで、 アネロイド 式気圧計をケースに入れて現場で使えるよう にし てみたのが、 写真 8 である。 ただし 、 完
全に密閉してしまう と当然、 気圧の変化を拾えないので、ケースには小さな穴が開けてある。
それを実際の現場で使用し てみた結果が表 1 である。
誤差はあるが自分のいる位置を山の中で知るのに使えな

写真 8:気圧計と温度計をケースに入れたもの

いわけではなさそう である。
ただし 、 こう し た高度計は気圧を高度に換算し ている

表 1:気圧計を高度計として使用し た例

関係上、 気象現象と し ての気圧の変化の影響も受ける。
天候の変わり 目など、 気圧の変化のある日には、 それが高度を狂わせることに注意しなければならない。

5 ルーペに代わる虫めがね
5.1 ルーペと虫めがね
写真 6:アネロイド 式気圧計

地質調査で岩石を判定する場合、 慣れてく ると 肉眼で見ただけでその岩石の種類を言い当てること ができる。
し かし 、 これは本来はダメ である。 火山岩などの区別には岩石を構成し ている鉱物を見分けて分類するのが正し
ち しつ やい。 そのためにはルーペは必需品であり 、 地質家* 2と 呼ばれる人は常に現場に携行する必要がある。
ルーペは変に色や曇り がなく 、 収差の小さい、 3~ 10 倍程度のものでよく 、 あまり 倍率の高いものは必要ない。
もちろん専門の高価なものはこう いう 条件を満たし ているが、 あまり 劣悪でなければホームセンタ ーにあるものでも差し支えない。
ルーペの使い方は、 ルーペを目に近づけて固定し 、 サ
写真 7:アナログ高度計

ンプルの方を前後させて調べる。
ところが、最近便利に感じているのが大きな虫めがねである。 これは 100 円均一のお店などでも手に入るし 、 量販店などでも子ども向けの教材と して売られている。 その便利な点は、 (1) 老眼でも使いやすい (2) ルーペより も離れたところから使え (3) 広い範囲が見渡せる (4) 紛失
し ても安い 等いろいろなメ リ ッ ト がある。 倍率は 2 倍* 2 「 地質屋」 は正しく ないそう です程度から 6 倍などがあり 、 大きさも大小様々である。 倍率の高いものは収差が大きいよう であるが、 実用に耐える。 例えば岩石の組織を見る場合には、 倍率の高いルーペより も低いもので広範囲を眺めたほう がよい場合もあからだ。
かた
ち 多角・柱状粒状る。 鉱物の並びや形状、 その特徴が岩石の性質を表し ている場合もあるからだ。 そう いう 使い分けもよさ そう で

扁
平・板状

透明度透明
←
→
不透明透明
←
→
不透明透明
←
→
不透明

黒ある。
緑茶

角閃石
紫蘇輝石

磁鉄鉱

普通輝石

黒雲
母橄
欖石

黄白長石石
英火山
ガラス

図 4:鉱物の形・ 色・ 透明度
写真 9:ルーペ（ 上） と虫めがね（ 大は 2 倍、 小は 6 倍）

5.2 肉眼による主な鉱物の見分け方
虫めがねに関連し て、 肉眼での主な造岩鉱物の見分け方をまと めてみた。 図 4 は野尻湖火山灰グループ (1983)による形と 色調、 不透明度などによる鉱物の分類を簡略化し たものであり 、 鉱物の色や形を考える上で便利な図である。 そして、 図 5 は主な造岩鉱物の外形、 図 6 に実際の鉱物の形や含まれる火成岩の分類を示した。
あと はこれらを参考に実物を見て覚えるし かないのである。
特に外形などは、 その生成条件などにより 、 結晶面の発達が異なるだけで全く 違う ものに見える場合があるので注意が必要である。 また、 岩石の表面で黒雲母の断面を見た場合など、 針のよう に細長く 、 黒い鉱物に見えるために角閃石と 見誤るかも知れない。 つまり 、 形のどこ

図 5:鉱物の外形が見えているかという ことも重要なポイント となる。
それから、 鉱物の透明度も重要である。 例えば石英は単体では透き通ったガラスのよう な鉱物であるが、 花崗岩の表面でみると 裏側が透けているために灰色に見え、色の付いている鉱物に見えてしまう 。 やや不透明な長石のほう は白っぽく 、 明るい感じに見える。

6 おわりに以上、 この一年間のいろいろなこと をと り まと めてみたが、 それなり に意味のある結果になったよう に思える。

鉱物の判定のために結晶面の形などを観察すると きは日々、 いろいろなこと に興味をもって、 それを追求し て虫めがねやルーペで見ながら光を反射さ せてみるとよい。

みること は大切なこと だと 思う し 、 その中で何か新し い

キラッ と光る面の形やその表面の凹凸などが観察できる

ものが見つかれば仕事にも役立つと思われる。

図 6:鉱物の例と分類、 含まれる岩石