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晶と左巻きの結晶とが存在する。α-石英の結晶構造の絶対配置はX線の異常散乱を用いて決定された(1958年)。これにより,右旋性石英中の四面体の配列が左巻きラセンであることが判明した。理論的な検討により,他の化合物も含めて,旋光性に関与するキラルな原子配列が右巻きラセンのときは左旋性,原子配列が左巻きラセンのときは右旋性となることが示された(1986年)。水晶球のエアリースパイラル(2重渦巻き模様)水晶球が左か右水晶かを区別するために,簡易型の偏光器(きらりビュアー)を用いる。偏光板を通過した光を水晶球に入れ,それをさらに円偏光板を通過させてから目で観察するようになっている。spiral)が見える。左水晶では左巻き,右水晶では右巻きの渦になるので,その渦巻きの方向から水晶球の右と左が区別できる。Airy(エアリー)はイギリスの天文学者であり,1836年から1881年にかけてグリニッジ天文台長にもなった人である。天文学以外の分野でも,結晶による干渉縞を調べ色消し接眼レンズの研究などを行った。エアリースパイラルは彼の名前に由来している。水晶(ハーキマーダイヤモンド)高温の状態でβ-石英として結晶化したものは,温度が下がっても結晶外形はそのまま保たれるが内部構造はα-石英になる。これを高温形低温水晶とよぶ。通常の水晶は何か核となるところから放射状に成長するので,六角柱の片側だけが尖っている。Herkimer(ハーキマー)ダイヤモンドと呼ばれ,アメリカのニューヨーク州で産出する,やや小さめの水晶はころっとしていて,両端が尖っている。結晶面はすべて平坦であり,どこかに付着して成長したような跡はない。これは火山活動に伴い,二酸化ケイ素SiO2を含む高温の熱水の泡がドロマイトという堆積岩の隙間に入り,結晶が浮いた状態で1粒ずつ成長したためと推定される。結晶外形は基本的に六角柱の部分が短い両錐形である。mmの結晶の実体顕微鏡写真),正面に非対称な7角形の柱面(m)があり,その右上と左上および左下に微小面sが細長い長方形として現われている。α-石英(三方晶系)で双晶でないならば,微小面sと等価な位置は六角柱の上3ヶ所(および下3ヶ所)に限られる。ハーキマーダイヤモンドの結晶外形はこれに当てはまらないものが多くみられることから,結晶が生成したときはβ-石英の構造(六方晶系)であったと推定される。結晶化した後に温度が下がり,β形(高温形)からα形に転移したが,結晶外形は保存されている。このように,結晶構造の対称性と異なる外形をもつことを仮像といい,他の鉱物でも見られる現象である。mm)をのせ,垂直配置の直線偏光板2枚ではさんで,カメラのレンズを接近させて撮影したものである。右回りの4重渦巻き模様となっている。これがエアリースパイラルの原型である。水晶板が正確にc軸に垂直でないと,干渉像はまだら模様となってしまうが,結晶板の方位を調整して,2枚の水晶板の干渉像の中心円がうまく重なるように合わせてやれば,4重渦巻きが見える。2枚の水晶板の厚さが多少違っていても問題はない。このように,原理的には右水晶と左水晶板を重ねて光軸の方向を一致させ,それに光を通過させなければならない。鏡による光の反射を利用すると,水晶板1枚だけで同様な観察をすることができる。水晶板が右結晶とすると,右水晶を通過して鏡で反射した光は,同じ厚さの左水晶板を通過した光と同等なので,もう一度右水晶板を通過させてから検光子を通過させる仕組がかつて用いられていた。この装置を使うと,左結晶と右結晶の区別の他に,切り出された水晶板の方位が正確にc軸に対して垂直かを検査することができる。運動方程式コロンブスは知っていたのだろうか、ゆで卵をテーブルに置いて速く回すと立ち上がる。碁石やラグビーボール等でも同じようなことが起きる。これらは良く知られた運動であるが、重心が重力に抗して上昇する点が不思議である。テーブルと回転物体との接点で働く摩擦力が不可欠で、系の力学的全エネルギーは運動につれて散逸していくけれど、回転が速い場合に断熱不変量が存在する。その結果、任意の軸対称剛体が満たす一階の常微分方程式が導出され、立ち上がりを示す解が得られる。親(右)とその脱皮殻の中の卵(左)オニクマムシは2回脱皮して、3齢となって性成熟し、3回目の脱皮からは産卵が伴う。脱皮の前に、新旧のクチクラ(体表の硬い殻の部分)の隙き間に産卵し、その後で古いクチクラを脱ぎ捨てる。その結果、卵は古いクチクラの中で保護された状態となる。乾燥するにしたがって「樽」へ変身するオニクマムシコケの葉の隙き間を住処とするクマムシは、環境が乾燥すると積極的に自ら乾燥し、樽のような形になる。これはクリプトビオシスと呼ばれる代謝停止状態である。代謝が停止した状態というのは、一般的には「死」を意味するが、クマムシ、センチュウ、ヒルガタワムシ等の動物は、その状態のまま生きながらえ、再び水分が補給されれば蘇って活動を再開する。「樽」となったクマムシは、酸素を必要とせず、絶対零度という低温や、100°C以上の高温、紫外線や放射線などに対する抵抗性を持つ。2007年に欧州で行われた宇宙実験では、地球軌道上で太陽光線に暴露されたオニクマムシの「樽」は、通常の生物ならば全滅する条件の中で、ごく少数ながら生き延びた、と報告されている。tardigradumコケを住処とするクマムシは、活動状態の時には、体表に水の薄衣をまとっている。陸上種とはいえ、このようなクマムシは、間隙水の中で生活する「水生動物」なのである。環境が乾燥した状態では、昆虫のように活動することは不可能である。乾燥時はクリプトビオシスの状態で活動を休止する。これは「乾眠」とも呼ばれている。この能力を持つものだけが、コケを住処とすることができる。淡水産や海産のクマムシには、このような能力はみられない。それらは通常の動物と同様に、乾燥すると、「樽」ではなく「干物」になる。古いクチクラの中で産卵するオニクマムシは一度に1〜18個の卵を産む。その数は、親の栄養状態による。上の写真では、脱皮殻の中に13個の卵が見える。クマムシの種によっては、脱皮殻の中へ産卵するのではなく、普通に体の外へ産みつける様式のものもある。そのような種では、卵の表面に様々な突起が形成される場合が多く、そのような突起が卵を動きにくくする機能を持つと考えられる。オニクマムシのように脱皮殻の中に産まれる卵の表面はつるつるで、目立った突起などはみられない。平面浅水系における非線形数値実験による流れ場のスナップショットジェットの蛇行から生じる大気重力波の数値実験(f平面浅水系)大気や海洋などの地球の大規模な流れは、地球の自転と密度の成層の影響を大きく受ける。本研究では、それぞれの効果を含めて地球の流れを簡単に表現した、f平面浅水系を用いて、ジェット気流の蛇行(左上図:ポテンシャル渦度場)とそれに伴う大気重力波の放射過程(右図中:発散場)を、数値計算により調べている。左下図は渦からの音波放射理論(ライトヒル理論)を援用して導出した重力波のソース(カラー)であり、渦の領域(コンター)に集中していることがわかる。地球大気を簡略化した数値モデルにおいて、ジェット気流(左)から放射される大気重力波(中)の様子ジェットの蛇行から生じる大気重力波の数値実験(球面浅水系)大気重力波は浮力を復元力とする波である。重力波は下層から上空に伝播し、その運動エネルギーを中層大気(成層圏や中間圏)に供給し、この領域での大規模な大気の循環を駆動する。中層大気の大規模循環はオゾンや二酸化炭素の物質循環を通して、気候変動に大きな役割を担う。本研究では地球の自転効果の緯度変化を再現できる球面浅水系を用いて、ジェット気流の蛇行(左図:渦度場)とそれに伴う大気重力波の放射過程(中図:発散場)を、数値計算により調べている。右図は渦度場にバランスした水深であり、この系における高・低気圧渦の発生を表している。蛍光ラベルしたイトマキヒトデ精子(赤)とウニ精子(緑)生体内で生じる免疫応答を観察する際に、蛍光ラベルした異物は非常に強力なツールとなる。図は、それぞれ赤色蛍光物質又は緑色蛍光物質でラベルしたイトマキヒトデ及びウニの精子である。両者を図のように等量ずつ混ぜあわせ、イトマキヒトデ幼生体内に注射し免疫応答を観察することにより、幼生の免疫細胞である間充織細胞が種特異性を認識することができるか推測することが出来る。培養下に単離した間充織細胞を蛍光色素(赤)でラベルし、パラホルムアルデヒドで個体した状態又は生きたままの状態で、ヒトデ幼生に移植した。この移植された間充織細胞に対するホスト個体の免疫応答を観察することにより、ヒトデの幼生が同種異個体を識別する能力を有しているか確かめることができる。ラベルしたイトマキヒトデの間充織細胞を、幼生の体内に生きた状態で注射した。図は移植24時間後の様子を示している。バクテリアやラテックスビーズなどを注射した場合、幼生の間充織細胞は注射された異物に対して速やかに応答し、2時間以内に包囲化作用や貪食作用といった攻撃を仕掛けるが、同種の間充織細胞は、24時間後においてもそのような攻撃を受けることなく、ホスト個体内で共存した。この事実は、ヒトデ幼生の免疫システムは、同種異個体の間充織細胞を異物と見なさないことを示唆している。培養下に単離した間充織細胞を、培養基質から剥がして回収し、再度シャーレに播種すると、間充織細胞は速やかに図のような多核凝集体を形成する。この現象は、間充織細胞が培養基質を異物として認識し、免疫応答を惹起した結果ではないかと推測されている。この状態を放置すると、間充織細胞は個々の細胞に分離し、再度ネットワーク様の構造を形成する。このような間充織細胞による融合と分離が、どのようなメカニズムで制御されているのか似関しては、全くわかっていない。注射によって人為的に導入した異物に対して、ヒトデ幼生の間充織細胞が免疫応答を示すことは古くから知られていた。実際に生理条件下で、間充織細胞が生体防御を行う細胞であるかについては明らかになっていなかった。発生過程で生じた死細胞などは、生体にとって内因性の異物と見なされ、免疫細胞によって貪食される。この現象を指標として、上皮細胞マーカー及び間充織細胞マーカーを用いて、間充織細胞が死んだ上皮細胞を生理条件下で貪食しているか解析した。その結果、緑でラベルされた間充織細胞(矢印)が、赤でラベルされた上皮細胞の残渣を貪食している様子が観察され、間充織細胞が生理条件下でも免疫細胞として機能していることが明らかとなった。アナログ集積回路のICプローブによる測定。