宇宙を思い浮かべる⑥我らが「地球の姿」

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地球は青かった

最初に宇宙から地球を見下ろしたガガーリンは、「地球は青く美しい」という言葉を残しました。

地球は表面積の7割を占める海洋水が、可視光線の中でも波長の長い赤い光を吸収するため青く見えるのだそうです。

さらにその表面を薄青色霞ませている大気圏が地球を保護しています。地球は「ブルー・マーブル」と称され、今日では映像などで見慣れたものになっていますね。

DATA軌道長半径 : 1.0000天文単位
公転周期 : 1.00002年
衛星の数 : 1
赤道半径 : 6378.1km

大気と水の惑星

地球の全質量から見れば、大気や水が占める割合はごくわずかで、それよりも厚い大気や深い地下海を持つ天体は太陽系の中に他にも存在しますが、豊富な酸素を大気に含み、表面を水が循環して生命が育まれる景色は、現在では地球でしか見られません。

今も内部で熱的な活動を続け、地表では地殻変動や風雨による侵食などによって絶えずその変貌を変化し続ける地球の姿を見ていきましょう。

地球の内部構造

地球の内部構造は、地表から3000km程度の深部までの岩石質成分からなる領域と、内部の金属組成の領域とに大きく分かれています。

最も外側の表面には、我々の立つ大地があります。大陸部で最大30km程度の厚さ、海洋では平均6km程度の厚みを持つケイ素を多く含む岩石の個体からなる地殻となっています。

それよりも深部では、ケイ素の少ないカンラン石などの岩石を主成分とするマントルとなります。マントルの最上部は硬い岩盤となっていて、深度100kmから数100kmの間には岩石が部分的に熔融して粘性流体とする層があります。

地球の最深部になると、鉄とニッケルの金属からなる核が存在します。核も性質の異なる2つの層の構造を持ち、外側2000km程度の外核は液体金属で、中心の内核は固体金属からなっています。中心温度は6000℃に達します。

地球がこのような成分の内部構造を持つことは、誕生直後の地球が大規模に融けていたとするマグマオーシャン仮説を支持するものと言えます。

大気の構造

地球の大気には、明確な境界はありません。

航空宇宙の分野では、高度100kmまでを大気圏、その外側を宇宙空間と定義しています。そこまで到達すれば立派な宇宙空間となります。しかし、地球を覆う気体は高度1000km異常に及び、人工衛星が周回する低軌道にも希薄ながら大気は続いています。

一般的には気温分布に基づき区分されます。対流圏(地表~12km)、成層圏(~50km)、中間圏(~80km)、熱圏(~800km)。その外側1万kmまでを外気圏とすることもあります。最も密度が高い対流圏に大気の質量の半分以上が存在し、水蒸気量も多いので気象現象が起きるのもこの領域となります。

物質の種類や状態で層を区分することもあります。オゾン層は成層圏と概ね一致していて、オゾン分子が太陽紫外線を吸収して気温が高くなります。熱圏では酸素や窒素が紫外線やX線を吸収して非常に高温となっており、電離気体が電波を反射する電離圏もこの領域となります。

生命を守るバリア・磁気圏

太陽風は、生命にとって脅威となります。

地球を覆う磁気圏が私たちを保護しています。地球内部の流体金属核の運動によってダイナモが生じ、発生する磁場が高エネルギーを遮りますが、磁場の極性が数10万年ごとに逆転する際には、このバリアが消滅可能性があります。

地球磁場圏は太陽風により圧縮され反対側に吹き流されています。太陽風のエネルギーは地球を直撃せずに磁気圏内に取り込まれてオーロラなどの現象を引き起こします。

天文学上の歴史③

西暦出来事発明・発見者(国)
1946年ビックバン理論の提唱ガモフ(ロシア、アメリカ)
1957年初の人工衛星スプートニク1号打ち上げソ連
1961年人類初の宇宙飛行ガガーリン(ソ連)
1969年人類初の月面着陸アメリカ
1978ー1986年宇宙大規模構造の発見グレゴリー
カーシュナー(アメリカ)他
1990年ハッブル宇宙望遠鏡の打ち上げアメリカ、欧州諸国
宇宙マイクロ波背景放射スペクトルの精密測定マザー(アメリカ)他
COBE衛星チーム
1992年宇宙マイクロ波背景放射のゆらぎを発見ストーム(アメリカ)他
COBE衛星チーム
太陽系外縁天体(カイパーベルト天体1992QB1)の発見ジュイット、ルー(アメリカ)
1995年太陽系外惑星の発見(ドップラー法)マイヨール、ケロッツ(スイス)
2000年すばる望遠鏡運用開始日本
2013年アルマ望遠鏡運用開始日本、東アジア
北アメリカ、欧州諸国