DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

地球の核は火星よりも大きい!? 地球の内部構造とは?

今日ははてなブログ解説からちょうど半年ではあるが記事に関しては半年とは全く関係がないものについて書いて行きたいと思う。

今日のテーマは地球の内部構造についてであり、以前も似たような記事を書いた記憶はあるもののすみませんが今回も似たような記事について書いて行きたいと思う。

 

1. 地殻

地球の内部構造は地表から近い順に地殻、マントル, 外殻, 内核となっており、内部に進むにつれて温度も圧力も上昇していく。

そして、初めに地球の表面から一番近い地殻について書いて行きたいと思う。

地殻は地球の表面から一番近い所であり、表面近くは特に高温ではないが内部に進むにつれて温度は上昇していき、また圧力も上昇していく。

地殻は一見非常に深そうに見えるが実際には地球の構造のほんの一部しか占めておらず、近くの深さは陸上の場合だと30 kmほどであるが海底からだと6 kmほどしか無く、海底の地殻は陸上と比較しても非常に浅く、少し掘っただけでも(それでも6 kmもあるが)マントルに到達するのである。

実際に6 kmと言うとエベレストの高さを下回っており、今まで人類が掘った最も深い穴の深さの半分程度しかない(ロシアの西にあるコラ半島と言う半島で20年ほどかけて12 kmほどの穴を掘った例がある)。

そのため、一見マントルと遠そうな海底はマントルと非常に距離が近く、マリアナ海溝の深さ>海底の地殻の厚さとなっている。

 

また、陸上の近くの深さは30 kmほどと海底と比較するとかなり深いものの地球の半径が6,378 kmもあることを考えると非常に浅く、例えるなら卵の殻程度の厚さしか無いとも言える。

ちなみに最も深い地殻の厚さは70 kmほどもあり、海底のものと比較すると非常に厚くなっている。

 

ここまでは地殻の厚さについて書いたが今度は成分について書いて行きたいと思う。

地殻の成分は酸素とケイ素が大半を占めており、この二つだけで75%ほどの重量を占めているがこれは地殻が岩石(主に二酸化ケイ素から成る)によって構成されているからである。

ケイ素と酸素以外にはアルミニウムやカルシウムの割合が大きく、その理由は地殻は二酸化ケイ素が大半を占めているがその次に多いのが酸化アルミニウムと酸化カルシウムとなっているからである。

また、言うまでも無いがこれらの物質は全て固体からなっており、地殻の温度はそこまで高くないからである。

しかし、マントル以降となると...

 

 

 

2. マントル

マントルは地殻の下にある層であり、地殻とは比較にならないほど熱く、そして厚いのである。

マントルはご存知の通り、マグマが存在している層であり、このマグマが地表に噴出したものが溶岩と呼ばれ、大災害を起こすと同時に温泉などの恵みを与えているのである。

マグマは呼び名は違うが溶岩と同じものであり、地表に出たものが溶岩、そして地表に出ていないものをマグマと呼んでいるだけであり、マグマは主に岩石で構成されている。

つまり、マントルの成分は地殻とそこまで大きく違わず、酸素とケイ素が大半を占めているがマグネシウムの割合が地殻と比較するとかなり大きくなっている。

 

また、マントルは地殻の重量が加わっているために圧力は地殻とは比較にならないほど強く、深くなればなるほど上部にあるマントルの重力も加わるために圧力はどんどん増えていくこととなる。

そして、マグマの層と言うだけあり、温度も地殻とは比較にならないほど高く、深い所では1,000℃を軽く超えている。

更にマントルは深さも相当深く、地殻の場合は深い所でもせいぜい70 kmほどの厚さしかなかったもののマントルの場合は2,900 kmまで続いているのでマントルの厚さは最低でも2,830 kmはあることとなり、この厚さは札幌-博多間の2倍ほどにも及ぶ。

 

つまり、マントルは地殻とは比較にならないほどの厚さ, 熱さ, 圧力を有しており、また体積の合計値は地殻, マントル, 核の中では圧倒的にマントルが多く、地球の体積の85%ほどはマントルとなっている。

 

 

 

3. 核

最後に核について書いて行きたいと思う。

核は地球の中で最も深い所であり、マントルの最下層である2,900 kmから地球の中心部である6,378 kmの所まで続いている。

つまり、核の半径は3,478 kmもあり、この大きさは月の2倍程度で火星の大きさよりも若干ではあるが大きい。

また、核は当然であるがマントル, 地殻の重量が上からかかっているので圧力や密度も非常に高くなっており、核だけの質量であっても火星の質量を軽々と上回っている。

 

そして、核の密度が大きい理由は地殻, マントルの重力がかかっており、圧縮されているだけではなく核そのものの成分にも原因があり、核は主に鉄やニッケルが主成分となっているからである。

更に核の温度はマントルよりも更に熱く、地球の中心部の温度は太陽の表面温度とほぼ同じぐらいであり、地表であるといかなる物質も気体と化すほどの温度であるが核における鉄やニッケルは意外にも液体や固体となっている。

では、何故恒星の表面温度ほどの温度であるにもかかわらず気体ではなく液体や固体となっているかと言うと凄まじい圧力が原因であり、先ほども書いたように核にはマントルの莫大な重量がかかっている上に深くなればなるほど核そのものの重量がかかってくるので地球の中心部に近い所では液体はおろか固体にさえなってしまうのである。

この地球に近い所の固体の鉄やニッケルの層を内核と言い、内核の周辺部にある液体の鉄やニッケルの層を外殻と呼び、区別されている。

内核は5,100 km~地球の中心部の層(と言うよりも球だが)であり、先ほども書いたように超高温の鉄やニッケルによって構成されており、これほど圧力や温度が強いと核融合反応も起こせそうだが核融合反応を起こすには最も起こしやすい重水素の場合であったとしても圧力と温度は雀の涙程度しかなく、例え太陽と同じ条件であっても成分が鉄とニッケルであるため核融合を起こすことは決してなく、重力崩壊を起こすだけである。

そして、外殻は内核よりも加わる質量が小さいので圧力も小さく、温度が低いのにもかかわらず液体の状態となっている。

 

このように地球の核はすさまじい温度ではあるが圧力がそれ以上に凄いため、鉄やニッケルの一気圧での沸点を超えているのにもかかわらず液体や固体となっている。

 

 

 

以上、地球の内部構造についてでした。