地球

X

古地磁気学

古代の火山岩の研究によって、火山岩がひえるにつれて当時の磁場の方向が鉱物にのこされていることがわかった。鉱床を世界中で測定したところ、地質時代をとおして磁場の方向は大陸とともに変化している。

たとえば5億年前の北の磁極はハワイ島の南にあり、それから3億年間は磁赤道がアメリカを横切っていた。地球の自転軸は同じままであるけれども、外側の地殻がしだいにずれていったと考えられる。もしそうであれば、気候帯は同じままであったが、大陸はことなる「古緯度」をとおってゆっくりとずれていったことになる。

XI

地磁気の逆転

岩にのこっている磁気と、海底にみられる地磁気の異常に関する最近の研究によって、地球の磁場は過去1億年のあいだに極性を少なくとも170回逆転させていたことがわかった。岩にふくまれている放射性同位体により逆転した年代がわかり、大陸移動と海底拡大の理論に大きな影響をあたえた。

XII

地球の電気

地球内部と大気でつくられる電気系には3つあることが知られている。その1つは大気中で、もう1つは地球内部で、地表と並行にながれている。3つ目は大気と地球の間で連続して電荷を移動させる流れで、垂直にながれる。

雲や稲妻(→ 雷)にふくまれる電荷にともなう電気をのぞくと、大気の電気は、太陽放射による大気のイオン化と、大気潮汐によって運ばれるイオンの雲の運動によって生じる。

大気潮汐は太陽と月の引力によって生じ、海洋の潮汐のように毎日あがったりさがったりする。

大気のイオン化度とその電気伝導率は地表近くでは低いが、高度があがるにつれて急速に増加する。地表から40～400kmのところで、電離層がほぼ完全にまるい層を形成している。電離層は電波を地球に反射させ、宇宙から地球に近づく電磁波を吸収する。大気のイオン化度は、高度によってだけでなく、時間帯や緯度によっても大きく変化する。

XIII

地電流

地電流は、赤道の両側へほぼ均等に分布する8つの電流の輪からなる、世界規模の系を構成し、それにくわえて極近くに小さな電流の輪もある。地電流は大気中の電気の変化によってのみ引き起こされるといわれてきたが、短期的な変化は確かにそうかもしれないけれど、もっと複雑なようである。

とけた鉄とニッケルからなる地球の核は電気をつたえることができ、巨大な発電機のコイルにたとえることができる。核の中の熱対流が、地球内の磁場に対して輪をえがくようにうごいていると考えられる。その核内での対流パターンを地球内電流は反映しているのだろう。

XIV

地表の電荷

地表は負の電荷をもっている。地表近くの空気の電気伝導率は低いが、空気は完全な絶縁体ではないので、負の電荷が補充されているのでなければ、即座に流出してしまうだろう。

晴れたときの測定では、大気から地球へと下向きにうごく正の電荷の流れが観測される。地球の負の電荷が、大気から正のイオンをひきつけるのである。この下向きの電流は、極地域での上向きの正の電流で相殺されていると考えられていた。

しかし、今日では、負の電荷は嵐のときに地球にはこばれ、晴れた日にみられる正の電流の下向きの流れは、嵐になっている地域での正の電流の上向きの流れによって相殺されると考えられている。負の電荷が雷雲から地球へはこばれることと、嵐によって生じる電気エネルギーの割合は、地表の電荷を補充するのにじゅうぶんなのである。嵐の頻度は、地球の負の電荷がもっとも急速に増大する時間帯に最大になっているようにみえる。