地球の形
地球は太陽の重力や自転による遠心力からの影響を受け赤道方向(赤道に垂直)に伸びていて地球は楕円の形をしていて回転してる。これを地球楕円体という。それに加えてジオイド(平均海面)によって凸凹になっている。
地球一周の距離は約40000kmで東西方向(赤道方向)は南北方向(子午線方向)より少し長い。詳しくは赤道全周が40075km、子午線全周は40008kmになる。
そして、地球の半径は約6400kmで、詳しくは赤道半径が6378km、極半径が6356kmである。
地球の構造(化学的性質)
では、まな板の上に地球を起き、包丁で地球を輪切りにしたとき、そこにはきれいに層を成している断面がみれることでしょう。
ここでは地球の構造を化学的性質から見たものについて説明していく。
中心から核・マントル・地殻と分け、さらに核を内核・外核、マントルを下部マントルと上部マントルに分ける。ここでは説明を省くが地殻は陸上地殻・海洋地殻に分けられる。
核-内核・外核-
内核
内核は深度約6400kmから約5100kmの約1300kmのことをいう。そして、構成物質は鉄とニッケルの重い金属で温度は約6000℃以上と推定されている。そこでの物質は固体になっている。
内核という高温の中で物質が固体でいられるのは圧力によるもので、圧力は大きくなると物質の融点が上がる。そのため6000℃の中でも個体でいられる。そして、我々が住んでいる地上0kmの気圧は1013hPa(ヘクトパスカル)、これは現在、標準大気圧で知られている。地球の中心気圧はおよそ360GPaと推定されている。360GPa=360万気圧
レーマン不連続面と言われる内核と外核を隔てる境界のことをいう。
外核
外核は内核の表面でレーマン不連続面である約5100kmから約2900kmの約2200kmのことをいう。それから、構成物質は鉄とニッケルが主としてほかにもシリコンや酸素などが存在する。温度は内側から約6000℃から約4500℃の差になる。
外核は液体金属で内核の表面との温度差で対流が起こると考えられている。さらに自転していることも加味する。これにより電流が生じ磁場ができ、これが地磁気の発生する原因とすることが分かっている。これらの運動をまとめたものをダイナモ理論と呼ばれている。ダイナモは発電機のこと。
外核とマントルの境界面はグーテンベルグ不連続面という。
高温だよ、というイメージ画像。
ちなみに、マグマの温度は1000℃前後にる。マグマは岩石などが溶けた(溶融した)ものだから、岩石によって温度が違う。
マントル
外核の表面(グーテンベルグ不連続面)の約2900kmから地殻の深度の約5~60kmになる。ここの物質の構成は含有量が多い物質から、酸素・マグネシウム・ケイ素・鉄・カルシウムなどからなる。あと水
マントルは410kmから660kmに不連続面がある(マントル遷移層)。それを境に下部マントル・上部マントルとわけている。この境目のことをマントル遷移層という。
マントルと地殻の境界面はホモロビチッチ不連続面とよばれている。略してホモ不連続面またはホモ面ともいう。
いきなりだが、マントルは対流する。理由は温度である。しかし、マントルは粘性がありかつ固い。その粘性を弱めるのが水である。シロキサン結合を加水分解することによる。
地殻
地球表面の岩石を地殻という。さらに地殻は2つに分けられる。それは、大陸地殻と海洋地殻である。
まず一つ目に大陸地殻について。大陸地殻は地上からホモ面まで最長で60kmになり、厚さ30kmくらのところが多い。
次に二つ目は海洋地殻について。海底からホモ面まで5から10kmくらいになる。
以下、大陸地殻を大陸プレート、海洋地殻を海洋プレートと呼ぶ。プレートとは、地殻とマントル最上部を併せたもの。海洋プレートが大陸プレートの斜め下を潜り込んいく。これを沈み込みと呼ぶ。そのあと、プレートはそのまま沈み溶けていく、周りより温度が上がると溶けたプレートは上に上昇してまた固まる。これをプルームという。
次ページでは地球の構造の物理的性質について、
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