Making waves: The power of concentration gradients - Sasha Wright

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Moe Shoji

If you've ever floated on an ocean swell,

大海のうねりに身をまかせてみると

you'll know that the sea moves constantly.

海の水が常に動いてることに 気づくだろう

Zoom out, and you'll see the larger picture:

ズームアウトして全体像を見てみよう

our Earth, covered by 71 percent water,

我が地球の表面の71%が 水で覆われていて

moving in one enormous current around the planet.

地球規模でこの水が大きく動いている

This intimidating global conveyor belt

この恐るべき地球規模の ベルトコンベヤーには

has many complicated drivers,

複雑に絡み合った動力源がある

but behind it all is a simple pump

でも結局のところ 単純なポンプのようなものが

that moves water all over the earth.

地球上の海水を動かしている

The process is called thermohaline circulation,

この過程を熱塩循環といい

and it's driven by a basic concept:

その動力源は単純な概念で説明できる

the concentration gradient.

それは濃度勾配だ

Let's leave the ocean for one moment

しばらく大洋から離れて

and imagine we're in an empty room

掃除ロボットのルンバが

with lots of Roombas sardined together

何もない部屋の隅に すし詰めになっている様子を

in one corner.

想像してみよう

Turn them all on at once

一斉にスウィッチを入れると

and the machines glide outwards

マシーンは広がるように動き

bumping into and away from each other

お互いにぶつかりながら

until the room is filled with an evenly spaced distribution.

ついには部屋全体に 均等に広がっていく

The machines have moved randomly

ランダムに動き回って

towards equilibrium,

ついには平衡状態 つまり―

a place where the concentration of a substance

マシーンの集まり具合が

is equally spread out.

均等になる

That's what happens along a concentration gradient,

このように濃度勾配により

as substances shift passively from a high,

物質は密度が高く

or squashed, concentration,

混み合っている所から受動的に

to a lower, more comfortable one.

密度が低く より ゆったりした所へと 移動していく

How does this relate to ocean currents and thermohaline circulation?

これが海流や熱塩循環と どう関係しているかって？

Thermo means temperature,

Thermoは温度のことで

and haline means salt

Halineは塩を意味している

because in the real world scenario of the sea,

そう 実際の海では

temperature and salinity drive the shift

温度と塩分濃度が

from high to low concentrations.

高い方から低い方へと移動する 動力源となっている

Let's put you back in the ocean

さあ 海に戻って

to see how this works.

仕組みを確認してみよう

Snap!

バン!

You're transformed into a molecule of surface water,

あなたは温暖なニューヨーク沖の

off the temperate coast of New York

表面付近の水の一分子となって

surrounded by a zillion rowdy others.

荒々しい膨大な数の仲間に 囲まれている

Here, the sun's rays act as an energizer

ここでは太陽光線による エネルギーで

that set you and the other water molecules

あなたやほかの水分子は

jostling about, bouncing off each other

周りを押しのけたり ぶつかりあっている

like the Roombas did.

ルンバのようだね

The more you spread out,

広がれば広がるほど

the less concentrated the water molecules

表面付近の水分子の密度は

at the surface become.

低くなっていく

Through this passive motion,

こうした受動的な動きにより

you move from a high to a lower concentration.

分子は密度の高いところから低い方へと 移動します

Let's suspend the laws of physics for a moment,

物理学の法則は さて置き

and pretend that your molecular self

分子であるあなたが

can plunge deep down into the water column.

水中を沈んでいくことが出来るとしよう

In these colder depths,

水深が深くなると

the comparative lack of solar warmth

太陽熱があまり届かず 低温になるので

makes water molecules sluggish,

水分子の動きは鈍くなる

meaning they can sit quite still at high concentrations.

つまり密度が高く じっとしている 状態になり得るということだ

No jostling here.

ここでは押しあいはない

But seeking relief

でも押し込められた状況から

from the cramped conditions they're in,

抜け出そうと

they soon start moving upwards

水面付近の広々とした空間目指して

towards the roomier situation at the surface.

直ぐに上昇し始める

This is how temperature

このようにして温度が

drives a shift of water molecules

水を密度の高いところから

from high to low concentrations,

低いところへと移動させて

towards equilibrium.

平衡へと近づけるんだ

But sea water is made up of more than just H2O.

しかし 海水はH2O(水)だけでなく

There are a great deal of salt ions in it as well.

イオン化した塩も大量に含まれている

And like you, these guys have a similar desire

水分子のあなたと同じように彼らも

for spacious real estate.

広いスペースを求めている

As the sun warms the sea,

太陽が海水を温めると

some of your fellow water molecules

水分子の一部は

evaporate from the surface,

表面から蒸発し

increasing the ration of salt to H2O.

H2Oに対する塩分の割合が高まる

The crowded salt ions left behind

とり残され ひしめき合う塩のイオンは

notice that lower down,

深い所の塩の分子が

salt molecules seem to be enjoying more space.

広いスペースを 満喫していることに気が付く

And so an invasion begins,

こうして侵略が始まり

as they too move downwards in the water column.

彼らも深い所へと移動を始める

In the polar regions,

極地方では

we see how this small local process

このちょっとした局所的な作用が

effects global movement.

地球規模の動きに影響することが分かる

In the arctic and antarctic,

北極や南極では

where ice slabs decorate the water's surface,

氷の板が水の表面にペタッと 張り付いているので

there's little temperature difference

水の表面と深海部の 温度差があまりない

between surface and deeper waters.

水の表面と深海部の 温度差があまりない

It's all pretty cold.

どこだって とても冷たい

But salinity differs,

でも塩分濃度は異なっていて

and in this scenario,

先ほどの理屈で

that's what triggers the action.

これが動力源となる

Here, the sun's rays melt surface ice,

ここでは太陽光で氷の表面が解けて

depositing a new load of water molecules

海に水の分子が新たに

into the sea.

供給されていく

That not only increases the proximity

あなたと他の水分子との

between you and other water molecules,

距離が近づくので

leaving you vying for space again,

あなたは再び広い所に行きたいと 憧れるだろう

but it also conversely dilutes

一方 塩のイオン濃度は

the concentration of salt ions.

逆に薄められていく

So, down you go,

だから あなたは

riding along the concentration gradient

居心地の良い場所へ求めて

towards more comfortable conditions.

濃度勾配に従って下降する

For salt ions, however,

一方 塩のイオンは

their lower concentration at the surface,

表面付近の低い塩分濃度が

acts like an advertisement

まるで宣伝効果となって

to the clamoring masses of salt molecules below

下の方の塩の分子はこぞって わいわい がやがやと

who begin their assent.

上昇を始める

In both temperate and polar regions,

温暖な地方でも極地方でも

this passive motion along a concentration gradient,

濃度勾配に添った 受動的な動きにより

can get a current going.

海流が生み出される

And that is the starting point

これがすべての始まり

of the global conveyor

そう 熱塩循環と呼ばれる

called thermohaline circulation.

世界規模のベルトコンベヤーだ

This is how a simple concept

このような単純な概念が

becomes the mechanism underlying

我が地球の

one of the largest

最大かつ最も重要な―

and most important systems on our planet.

環境システムの背後にある メカニズムだ

And if you look around,

周りを見渡してみれば

you'll see it happening everywhere.

同じ事が方々で起きていると気づく

Turn on a light, and it's there.

明かりを点けてみよう そこにもほら

Concentration gradients govern

電流が生じるのも

the flow of electricity,

濃度勾配のためだ

allowing electrons squashed together in one space

１か所にぎっしりと 閉じ込められていた電子は

to travel to an area of lower concentration

あなたがスウィッチを入れて

when a channel is opened,

ゲートが開くと

which you do by flipping a switch.

濃度の低い方へと移動していく

Right now, in fact, there's some gradient action going on

今 この瞬間も 実は あなたが呼吸して

inside you as you breath air into your lungs

肺に空気を取り込むと 濃度勾配が発生し

letting the concentrated oxygen in that air

濃度の高まった酸素は

move passively out of your lungs

いつの間にか肺を出て

and into your blood stream.

血流へと取り込まれていく

We know that the world is filled

世界は複雑な

with complex physical problems,

物理的問題に満ちている

but sometimes the first step

でも 理解するための

towards understanding them can be simple.

最初のステップは 簡単なこともあるんだ

So when you confront the magnitude

だから大洋の海流や

of the ocean's currents,

電気の流れる仕組みという 問題に直面したら

or have to figure out how electricity works,

電気の流れる仕組みという 問題に直面したら

remember not to panic.

慌てないことだ

Understanding can be as simple as flipping a switch.

スウィッチを入れる位 単純なことかもしれないよ