地球環境史（地球科学系） 現代地球科学（物理系学科）

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1 地球環境史（地球科学系） 現代地球科学（物理系学科）
担当教員：長濱裕幸、今泉俊文、海保邦夫

2 授業計画 １．授業概要ガイダンス ２．惑星地球の環境（太陽・大気・海洋） ３．惑星地球の環境（地球内部と温度）
　項目１から５と９を長濱教授が、項目６から８を今泉教授、 項目 1１から15を海保教授が担当し、最終回にテストを実施 する（合計15 回）。 １．授業概要ガイダンス ２．惑星地球の環境（太陽・大気・海洋） ３．惑星地球の環境（地球内部と温度） ４．活動する固体地球（マントル対流、プレートテクトニクスと 大気） ５．活動する固体地球（プレートテクトニクスと大気）

3 惑星地球の環境（地球内部と温度） 地球表層の温度 １．金星、地球、火星の表面温度
惑星地球の環境（地球内部と温度） 地球表層の温度 １．金星、地球、火星の表面温度

4 惑星の表面温度を決める要因 （１）太陽からの距離（太陽放射の量） 　太陽から惑星表面に届く光の量→両者間の距離の ２乗に反比例

5 惑星の表面温度を決める要因 （２）惑星表面の反射能力（アルべド） 雪・氷：入射エネルギーの４６～８６％反射
　雪・氷：入射エネルギーの４６～８６％反射 　　砂漠：入射エネルギーの２４～２８％反射 　　　森：入射エネルギーの３～１０％反射 地球全体では、太陽放射の３０％反射 大気の無い月では、太陽放射の７％反射 厚い大気に覆われている金星、木星では、それぞれ 太陽放射の７８％、７３％反射

6 地球表層の様々な物質の反射能（アルべド）

7 電磁波の種類と波長

8 海水中における光の吸収

9 太陽放射と地球放射の収支

10 惑星の表面温度を決める要因 （３）温室効果ガスの量 地球に入射する太陽エネルギー 可視光線部：極大
　地球に入射する太陽エネルギー 　　可視光線部：極大 　　水蒸気、二酸化炭素は、可視光線に対して透明 だが、赤外線部をよく吸収する。 　地球が宇宙空間に放射しているエネルギー 　　赤外線部：極大 　　水蒸気、二酸化炭素などの気体は、赤外線部を よく吸収し大気の温度を上昇させる（温室効果）。 　温室効果ガス：CO2, H2O,CH4(メタン),NH3,O3（オ ゾン),NO2など

11 太陽放射と地球放射スペクトル

12 温室効果と電子レンジ 電子レンジの仕組み

13 温室効果と電子レンジ 電子レンジでは、赤外線よりも長い波長１ ２ｃｍのマイクロ波を放射する。食べ物中 の水分子はよくマイクロ波を吸収する。
ラッピングは、水の散逸を防ぐ。 マイクロ波は、プラスチックやセラミック ス、空気などを透過するが、金属は反射す る。

14 金星・地球・火星の環境比較

15 金星の気圧 金星の気圧：地球の９０倍の90気圧（地球の水 深１０００ｍの水圧に相当） 約９７％の二酸化炭素、３％の窒素、０．１％の 水蒸気
厚い雲に覆われている。粒子の多くは硫酸。

16 火星の気圧 火星の気圧：火星の半径は地球の半分、質量 は地球の１/10、４～９ｈPa（０．００５～０．００７ 気圧）、地球高度３５ｋｍ付近の大気圧に相当。 ９５％の二酸化炭素、残りは窒素とアルゴン 大気は希薄なため、地面より大気温度の方が 高い。

17 金星・火星の水 金星大気の水：わずかな水蒸気。気温が高い ので、液体や固体の水は存在しない。 火星の大気：約０．１％の酸素、０．０３％の水。
地形には、流路網が認められるので、過去に液 体の水が存在していたと考えられる。

18 放射平衡温度 一般に惑星では、太陽から受け取 るエネルギー量と惑星から放射す るエネルギー量が釣り合って温度 が変化しない状態にあり、その温 度を放射平衡温度と呼ぶ。

19 太陽放射の入射エネルギー 金星、地球、火星
太陽からの距離 金星1.08億km、地球1.5億km、火星2.77億km 太陽放射の入射エネルギー 金星2600W/平方m,地球1380W/平方m,火星580W/平方m

20 太陽放射の入射量 金星、地球、火星 反射能力 金星77～78％、地球30％、火星15％ 太陽放射の入射量（実際） 金星598W/平方m,地球966W/平方m,火星493W/平方m 上記の値から求めた放射平衡温度（仮定：太陽放射 エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換） 金星ー46度、地球ー18度、火星ー56度

21 太陽放射の平均温度 金星、地球、火星 放射平衡温度（仮定：太陽放射エネルギーを吸収し 、熱エネルギーに変換） 金星ー46度、地球ー18度、火星ー56度 平均表面温度（実測値） 金星＋477度、地球＋15度、火星ー47度 両者の差は、温室効果ガスによる温度上昇による。 金星は、90気圧、98％のCO2の大気による温室効果（ ＋523度の上昇。地球は温室効果がなければ、－18度 の極寒、水蒸気とCO2のおかげで、平均気温＋15度に 維持。火星は希薄な大気なので、＋9度に留まる。

22 地球が金星のようにならなかった理由 （陸地と海洋における炭素の貯留層とその内訳）

23 地球が火星のようにならなかった理由 （太陽と月の諸量の比較）

24 地球が火星の ようにならな かった理由 （金星・地球・火星 の環境比較） 惑星の質量の違い により、脱出速度が 違う。 そのため、 各惑星の温室効果 ガスの量が異なる。

25 地球表層の温度と液体の水 惑星の大気の存在量あるいは水のよう な液体の存在量を決めた要因 （１）遊離した気体が引力圏に留まった量
（２）海水に溶けた量 （３）有機物や岩石として堆積した量 （４）極の氷の量

26 宿題 火星や月に比べ、地球や木星型惑星には濃厚 な大気がある。この違いの原因は、惑星の質 量にある。そこで資料（ケプラーの法則）を 参照し、次の問に答えよ。 （１）ケプラーの３法則を述べよ。 （２）公転軌道の平均半径と公転周期から、 母天体の質量を求める方法を述べよ。

27 惑星の運動に関するケプラーの３法則

28 太陽系の各惑星に ついてケプラーの 第3法則が成り立 っている。