地球

V

地球の年齢と起源

地球の年齢は放射性同位体による年代測定法によって約46億年と推定されている(→ 年代測定法)。測定によると地球最古の岩石の年齢は40億年以下であるが、地球の核と地質学的に関係のある隕石は、約45億年という年齢をしめしている。また、地球と太陽系が形成されてからおよそ1億年前後くらいに、核と隕石の固化がほぼ同時におきたと考えられる(→太陽系の「起源論」)。

宇宙のちりやガスが重力収縮によって凝縮しはじめたころの地球は、ほぼ均一で比較的つめたかった。しかし、収縮しつづけ、一部の重元素が放射能をだすにつれて熱くなっていった。次の段階では、重力の影響下で熱くなるにつれて地球はとけはじめ、地殻、マントル、核の分化がおこった。軽いケイ酸塩は表面へとあがってマントルと地殻を形成し、鉄とニッケルを主とする重い元素は地球の中心にむかってしずみ、核を形成したのである。そのあいだにも、火山の噴火によって軽い揮発性の気体と蒸気がマントルと地殻からもれでていた。おもに一酸化炭素と窒素からなる気体の一部は、地球の重力にとらえられて原始の大気を形成し、水蒸気は凝縮して世界最初の海洋をつくった。

VI

地磁気

地磁気の現象は地球全体が巨大な磁石としてふるまうことでおこる。これに気づいたのはイギリスの医者・物理学者ウィリアム・ギルバートで、1600年ごろのことである。しかし、地磁気はずっと以前から、コンパスとしてつかわれていた。

VII

磁極

地球の磁極は、地軸の極とは一致していない。北の磁極は現在、カナダ北西部のハドソン湾の北西約1290kmにあるバサースト島の西岸近くに位置している。南の磁極は現在、南極大陸の端、リトル・アメリカの北西1930kmのアデリーランドにある。

磁極はつねに同じ位置にあるわけではなく、毎年かなり移動する。地球の磁場(→ 磁界)の変動には、永年変化とよぶ極の移動が原因でおこる磁場の方向の変化もふくまれる。永年変化は960年の周期でくりかえされる。また年ごとの変動も、日ごとの変動もあるが、変動をとらえるには感度のよい装置が必要である。

VIII

ダイナモ理論

永年変化の測定によって、磁場全体が毎年19～24kmの速さで西へ移動することがわかった。地磁気は静的ではなく動的な地球自体の状態の反映である。もし地球の核の鉄が固体で静的に磁化されているとしたら、地磁気も静的であるはずである。鉄は540°Cをこえる温度では磁気を永久に維持することはできないが、地球の中心温度は6370°Cにもなっている可能性がある。

ダイナモ理論は、地磁気の存続の理由を次のように説明する。地球の核は鉄を主成分とする伝導性(→ 電気伝導)の流体であるため、地球磁場の中で自転にともなってこれが対流すると電流が誘起される。この電流により磁場が発生し、磁場と電流がたがいに維持しあう仕組みとなる。固体の内核は外核よりもゆっくり回転しており、したがって西向きへの一方的な移動をもたらしている。外核表面の凹凸は磁場が不規則に変化する原因の1つかもしれない。

IX

磁場の強度

地磁場の強度の研究は科学や工学の発展のほか、鉱物やエネルギー源をみつけるための地質調査にとっても重要である。強度は磁力計で測定する。磁力計は場の全強度と水平および垂直方向の強度が測定できる。地磁場の強度は地表の部分ごとにことなっていて、温帯地方では約0.6エルステッド(国際単位系では約47.7A/m)で、そのうちの0.2エルステッド(約15.9A/m)は水平方向の成分である。