地球と環境問題3 地球の内的・外的エネルギーにより生じる地学現象

 地球の内的・外的エネルギーにより生じる地学現象について

 地球は、内部に蓄えられたエネルギーや内部で発生した熱エネルギーを、地震及び造構活動や火山活動などの力学的(重力的)エネルギーに変換している。
また逆に、力学的運動はそのエネルギーの一部を熱エネルギーとして放出している。地球物質の移動と変化は、それが物理的であろうと化学的であろうと、熱エネルギーの授受を伴う。ここでは、地球全体のエネルギー収支を考えながら、それに伴う地球規模の地学現象を考察する。



《 地殻の深部にあったマグマが地表に噴出することによって火山ができます 》

1 地球の内的エネルギー
①地震と地殻の動き
 地震の時に放出される波動のエネルギーは、
 グーテンベルグ-リヒターの式
       logE(erg)=1.5Ms+11.8
で推定される。この式によればマグニチュードMsが8の地震は
       Es=6.3×1023 ergのエネルギーを放出することになる。マグニチュードが1増すごとにエネルギーは10√10 倍増えるので、地震エネルギーの合計は大体マグニチュード7以上の地震の数で決まる。
 地震の原因は、現在のところ未解明な点が多いが、地震の定義は①地球内部のある領域(震源域)に急激な運動が起こり、そこから地震波が発生する現象と、②地震波による大地の振動の二つの意味があり、②を地震動と呼び区別する場合があるが、一般的にはどちらも地震と呼んでいる。
 地震の急激な運動は、ほとんどの場合、地層の変位や変形などの断層運動と見られる。プレートの運動に伴い、2つのプレートの境界付近やプレート内部では、弾性的変形が進んでいき、それがある限界を超えると、境界面あるいはプレート内部の断層がひずみを解消する方向に突然ずれ動くためである。しかしながら、この断層運動を地震の原因と見るか結果と見るかは定かではなく、現状では断定ができないようである。
②火山活動
 火山の分布は地震帯とよく似ており、大部分はプレートの境界付近、つまり中央海嶺および海溝に沿うプレートの沈み込み帯(弧状列島)に分布している。 火山活動に伴うエネルギーの放出は次の4つに分類される。
(ア)火山から噴出する溶岩・火山灰・火山ガスなどに含まれる熱エネルギー
(イ)火口から噴出する物質の運動エネルギー
(ウ)噴火に伴うマグマの高さ変化による重力ポテンシャル
(エ)地震や空気圧の変動による振動エネルギー
 このうち、(ア)の熱エネルギーがもっとも大きい。
③地表から出る熱
 地球内部から固体熱伝導によって地表を通過する熱エネルギーをいい、地表近くでは地殻熱流量として観測される。地球の内部エネルギーをもっとも地表に運んでおり、地震や火山活動のエネルギーが変換したものを含み、相互に関連している。

2 地球の外的エネルギー
 地球の外部からのエネルギー源は、99%以上太陽からのものである。これは、送られてくるエネルギーが距離の二乗に反比例して減少するため、太陽以外のエネルギー源では距離が遠すぎるからである。
① 太陽からの熱
 地表面を出入りする熱の中では、太陽および大気からの輻射と地表からの放射が卓越している。したがって、地表面と近傍の温度場は、これらのエネルギーバランスによって決まってくる。
 太陽からの輻射エネルギーは、大気圏外で太陽に正対する1cm2の面積が1分間に受ける輻射総量で表される。これは太陽定数Sとよばれ、S=1.95calである。太陽定数の34%は大気の散乱、雲、地表からの反射などによって宇宙空間に戻っていき、66%が大気と地表を暖めるのに使われる。
 一方、地表面はその平均温度(15℃)に対応して、赤外線を放射している。この赤外線放射のうち、大部分は大気中の水蒸気や炭酸ガスに吸収されて、20%程度だけが宇宙へ逃げていく。水蒸気や炭酸ガスは熱を吸収し、地表の冷却を防ぎ「温室効果」をもたらしている。
② 太陽からの風
 ドイツのL.ビアマンは1953年に彗星の尾が太陽と反対方向になびくことを観察し、太陽から風のようなものが吹いていると推論した。
 太陽面で爆発が起こって黒点が発生すると、この風に乗って高速帯電粒子が移動し磁気嵐が生じたり、地球の大気粒子と衝突し、オーロラが見られたりする。類似の現象に電離層を乱すデリンジャー現象がある。
③ 宇宙線
 宇宙線とは宇宙から常時地球に降ってくる強い放射線のことで、量はわずかだがエネルギーは高い。 

   以上が、地球の内的・外的エネルギーによる地学現象の主なものである。

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!

ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。

→ログインへ

なるほど(納得、参考になった、ヘー)
驚いた
面白い
ナイス
ガッツ(がんばれ!)
かわいい

気持玉数 : 0

この記事へのコメント


この記事へのトラックバック