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2016/10/17
地 球 と 環 境
授業のウェブページ
http://www3.u-toyama.ac.jp/shige/geol_syl/genron.html
第２回：生命の星
大衝突からの始まり
理学部地球科学科
おお
大
とう
藤
茂
2
「荒ぶる星」地球
質量と万有引力
・全海洋蒸発：4,000 Ma
・全球凍結：2,200 Ma, 600 Ma
・プルーム大噴火：250 Ma
・万有引力
☆Ma＝Mega anna とは，百万年前のこと
・地球の質量 M が大きいと…
相手の質量 m が小さくても
距離 r が離れた相手でも
Mm
F=G
r2
F: 引力の大きさ
G: 万有引力定数
M, m: ２つの物質の質量
r: ２つの物質の間の距離
｝強く
引く
地表から消えるクレーター
・太陽エネルギー：風雨による
浸食
・地下の放射エネルギー：プ
レート運動による地殻更新
地球の形と大きさ
＊球体としての近似 2,200 年前
・エラトステネスの測定
＊楕円体としての近似
・重力測定
・球体モデルからのズレ
＊ジオイド
・等重力ポテンシャル面
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夏至の日
＠シエネ
エラトステネスのアイデア
・夏至の日の正午，シエネという町
では井戸に影ができない（＝太陽
が天頂にある）
・同時刻，アレキサンドリアの太陽
は，天頂より 7.2°南に傾く
・シエネはアレキサンドリアの真南，
5,000 スタジア（約 925 km）に位
置する
太
陽
光
エラトステネスの方法
アレキサンドリア
太
7.2°
7.2°
陽
光
覚えておこう！
エラトステネスの方法
太陽は，無限遠
→アレキサンドリア～
シエネの中心角＝7.2°
7.2°＝5,000 スタジア
50 倍 ＝925 km 50 倍
→
360°＝ 46,250 km
北極
赤道
地球は，全周 40,000 km の
球に近似される！
（極～赤道≒10,000 km）
半径＝40,000 km÷2÷円周率
南極
計算して下さい！
約16% の誤差
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地球の形と大きさ
重力＝引力＋遠心力
＊球体としての近似
・エラトステネスの測定
＊楕円体としての近似
・重力測定
・球体モデルからのズレ
＊ジオイド
・等重力ポテンシャル面
球 体
赤道で
重力最小
リシェーの振り子時計
パリで時間を合わせた振り子時計
が，赤道付近で予想以上に遅れた
（本来，赤道付近の方が重力が小
さいので，遅れるのは当然…）
地 球 楕 円 体
時計正確
T 大きい
→時計遅れる
b
扁平率 f
a
＝ a-b
a
≒1/298
リシェーの振り子時計
T2

周期

長さ
g
重力
加速度
振り子が長く or 重力が小さくなる
→周期が長くなる 60 往復／分
→時計が遅れる
→ 50 往復／分
“水”の状態変化
・隕石の中：含水鉱物（OH基
をもつ鉱物）として
・マグマ・オーシャン→大気
中：水蒸気（気体）として
・雲→地表：水（液体）として
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水や大気の保持
ハイドロダイナミックエスケープ
天体の質量が大き
く，温度が低い時
に，大気を保持で
きる
・適度な惑星の質量
・太陽から適度な距離
・適度な温室効果気体
本当に長時間，大
気を保持できるの
は，火星サイズ以
上の天体
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重
軽
引力に影響
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“悠久の海” の形成
水が形成された後
・太陽系の中ではかなりの幸運
‐太陽から適度な距離
‐水蒸気と二酸化炭素の量も，適度な温
室効果をもたらす程度
‐地球の十分な質量による大気の保持
‐水蒸気の冷却と降水
‐適度な温度による液体の水の保持
・二酸化炭素の固定：炭水化物，石灰岩
‐炭水化物 C6H12O6 石灰岩 CaCO3
‐二酸化炭素は温室効果ガスなので，
減少すると気温が下がる
‐水は氷に：火星（太陽から遠い）
・太陽放射の増大：40 %／40 億年
‐水は水蒸気に：金星（太陽に近い）
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全海洋蒸発の simulation
・小天体衝突
・地表が 6,000～4,000 ℃ に（太陽並み）
・岩石蒸気が地表を覆い，加熱
・全海洋蒸発
・地下 1,000 m 以下は，高温にならず…
３８億年前の証拠
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