１．太陽系の中の地球 b. 惑星としての地球 宇宙から見た地球（図） 左：月の背後から見た地球 （アポロ8号。人類が初めて月に着地したのはアポロ18号） 右：もっと近くから地球を見る（アポロ17号） 海と陸、雲の存在 アフリカ、褐色なのは砂漠、雲の下は緑 下端に南極の氷が見える Q. 他の惑星と比較して、地球の特徴をあげよ 地球の特徴 地球型惑星の中でも、地球は特別な存在 １．豊かな海をもつ：水の惑星 ２．酸素に富む大気をもつ ３．生命が生存 地表の温度：ほぼ一定。大気と海の存在による 太陽から来る熱は、昼の領域と夜の領域で大きな差 大気と海が熱を保持して、温度差を抑える 生命の存在；火星など、他の惑星にもあるかどうか？ 固体地球の特徴；プレートテクトニクスが適用される唯一の天体か？ 地球環境の形成と安定性 地球が特別な環境ももつに至った根本原因は、海ができたこと H2Oが地表に液体の水として存在する条件が満たされたこと それ以外の特徴は、海の存在から説明できる 太陽からくるエネルギーは、地球誕生時から、２倍程度に増えている だが、表面の気温はほぼ一定に保たれている 環境の安定が、たまたま満たされる確率は極めて低い 環境の安定を保つようなメカニズムが、何か働いているはず Q. 海が地球環境に果たす役割を議論せよ 太陽（図：太陽の構造） 太陽系の中心にある恒星 内部で原子核融合反応：HがHeに その莫大なエネルギーで高温に 輝いて見える光球のまわりを、大気層コロナが囲む 太陽は、周囲に物質とエネルギーを放出 光球：表面の温度は6000℃ 半径 70万km、質量 2×1030kg、密度 1400 kg/m3 紅炎：内部から吹き上げた物質の流れ 宇宙空間の特徴 我々が生活する地表では、物質は電気的に中性な物質からできている 電子が原子に束縛されて、分子、結晶、金属などが作られる 宇宙空間は大部分がプラズマで満たされている 大半がHの原子核（陽子）、Heなど他の元素の陽イオンが少量、電子 プラズマ：原子がイオン化して、電子と分離した状態 正イオンと電子、荷電粒子が自由に運動 太陽系は太陽風にさらされている 太陽風は、太陽から流れてくるプラズマの流れ 地球軌道付近で、速度450km/s、粒子数 5〜10個/cm3 宇宙空間と地表の状態 原子が密に存在する地表では、電子はほとんど常に原子に捉まる 分子や結晶になる 物質が希薄な宇宙空間では、分離した電子は原子に捉まりにくい 物質はプラズマになる Q. 地表では、どうしたらプラズマ状態の物質が作れるか？
磁気圏（図：磁気圏と太陽風） 地球磁場のために、太陽風がほとんど入れない磁気圏ができる 運動する荷電粒子は、磁場で曲げられる 磁場と運動の両方向に垂直な力を受ける 磁力線（磁場の方向を結んだ線）を横切りにくい 太陽風のほとんどは、磁気圏界面の外側を迂回して通りすぎる 一部は、磁力線が地球に向く極方向から、磁気圏に入り込む 磁気圏は、太陽風の影響を排除して、地球が支配する領域 内部は、地球の近傍を除いて、プラズマで満たされている 荷電粒子は、特にバンアレン帯と呼ばれる２つの帯に集中 磁気圏の形は、太陽プラズマの作る磁場で球対称からはずれる 太陽の反対側に長い尾を引く 太陽と地球を結ぶ直線のまわりに回転対称 磁気圏の大きさは、太陽側で地球の半径の約10倍 反対側には、地球の半径の2000〜3000倍 下図：内藤玄一・前田直樹「地球科学入門」（米田出版）より
Q. 太陽風は、何故極地方に入り易いか？ 地球の大局的な構造（図、地球の構成） 磁気圏の最下部、固体地球の近傍は、重力の支配する世界 重力は、それより深部の質量の合計が及ぼす万有引力 重力の大きさ ＝ 万有引力定数 × 質量の合計 / 中心からの距離2 重力の効果で、地球は球対称の成層構造をとる 重い（密度の高い）ものは下、軽いものは上に 同じ密度のものは、水平方向にならされる。 地球の大局的な構造：自分自身のつくり出す重力場に支配されている 磁気圏も最下部では、大気は成層構造をとる 海面は球対称だが、陸のために分布が限定される 固体地球はほぼ球状で、内部も大局的には成層構造 Q. 固体地球やその近傍で、磁場が構造に影響しないのは何故か？ 大気（図：上層大気） 大気とは、地球を取り囲む空気の総称 構成物質が地表付近と類似する高さ300km付近を上端と考える 最上部は構成物質の一部ががプラズマ状。熱圏とよぶ 熱圏は、プラズマ状態にある磁気圏の最下部 熱圏で見られる現象 オーロラ：極地方の発光現象 極地方では、太陽から発した電子や陽子が上層大気に入射 窒素や酸素などの原子や分子を励起して、発光、オーロラを生む 電離層：熱圏下部でプラズマの量が増加する場所 太陽放射のために、熱圏下部を満たす酸素や窒素が電離 プラズマの量は、中性原子・分子の約0.1% 荷電粒子の濃度差のために、電波が反射する 高さ80kmより下は、中性の原子や分子などで構成 上から中間圏、成層圏、対流圏 Q. オーロラが極地方でしか見られないのは何故か？ Q. 地上から発したの電波が、地球の裏側にも届くのは何故か？ 海洋 地表の面積の約71%をしめる。 深さは大半が3〜6km。最深部で11km 水でできた海の存在は、他の惑星には見られない地球の特徴 固体地球 赤道半径6378km、極半径6357km。球に近い回転楕円体 回転楕円体になるのは、地球の自転の影響 地球の自転：周期 23時間56分（太陽日）、24時間3分（恒星日） 自転軸の傾き 23.5° 地球の公転：周期 365.24日 固体地球は、地殻、マントル、核から成る 液体金属鉄でできた外核の対流が、地球磁場を生み出す Q. 自転の周期は、太陽と恒星に対するもので何故違うか？ Q. うるう年が必要になるのは何故か？