II.

研究分野

地球内部、気圏、水圏(海など)、電離圏などさまざまな分野をふくんでいる。

1.

固体地球物理

測地学、地震学、火山学など、地球の内部を研究するすべての地球物理学の分野である。地殻から地球内部の核(コア)まで、地球を構成する物質の挙動を研究し、とくに地球の大きさと形態、重力、電磁気、地震などの現象を研究する。

測地学の分野では、地球の大きさと形態の計測、地球表層での正確な位置決めをおこなう。また地球の重力場の測定や、地球回転、極の位値、潮汐の変化の観測もおこなっている。測地学の新しい2つの測定法である、超長基線電波干渉法(VLBI)と人工衛星レーザー測距法(SLR)は、1cmの何分の1以内の精度で、大陸間の距離の相対的な変化の割合を決定するためにつかわれている。

2.

地球磁場

地球電磁気学は、地球とその気圏で観察される電磁気的現象の研究をおこなう。地球磁場の発生は、核を形成する電気伝導性(→ 電気伝導)をもつ物質の流体運動に関連していると考えられている。また、電気伝導性のある物質の運動と地球磁場の変動は、互いに関係しあっている。この種の研究は、磁気流体力学、または電磁流体力学として知られている。地球の歴史をとおして、地球磁場がどのようにかわってきたか研究する学問を、古地磁気学とよんでいる。古地磁気学は、プレートテクトニクス理論に初めてたしかな根拠をあたえた。→ 磁極

3.

重力と潮汐

重力は、地球の質量によってつくられる引力である。重力は地表に直交した方向に徐々に変化してゆく。重力計は相対的な重力を測定するためにひじょうに感度がよい。測定点の地下の密度差によっておきる重力の標準値との差は、ブーゲー異常として知られる。

月や太陽の重力場の中で地球が回転すると、地球上では重力の周期性があらわれる。海洋の潮汐はもっとも明瞭にみられる現象である。海洋潮汐のほかに、固体地球も若干であるが周期的に伸縮している。これを地球潮汐という。

4.

地震学

プレートの運動によって、大きな地震がおきることが認識されるようになり、全地球的な地震活動を詳細に知ることが可能になった。さらに核から地表へつたわる地震波の伝播の仕方から、マントルや核のことについて、多くのことが推測できるようになってきた。この10年ほどで、リソスフェア(岩石圏)として知られる地殻と、上部マントルについての知識は飛躍的にました。これはもともと、石油や天然ガスを発見するために発展してきた、人工地震波探査の技術を駆使してなしとげられたものである。

5.

水文学

地下水や陸水、あるいは大気圏の水についての基礎的な分野である。陸と海から生物圏と大気圏を介在して蒸発や蒸発発散作用、つまり土壌からの蒸発、植物の発散によって水がなくなることや、降雨と表面流去などによって、水が定常的に循環(→ 水循環)していることなどの研究をおこなう。

6.

火山学

火山ガスなどをふくむ、マグマの地表への噴火を研究する。また、火山の構造、火山性の堆積物、火山活動にともなってできた地形をあつかう学問である。

火山噴火がおきる決定的な前兆についてははっきりとわかっていないが、いくつかの地球物理学的現象は、噴火を前もって知る手がかりになる。たとえば、地磁気の強さや方向がかわったり、微動の群発地震がおきたり、ときには熱流量が増加したり、また航空写真による地形の変化などから、火山噴火を前もって知ることができる。また噴気孔からのガスの噴出量の増加、マグマドームの膨張も火山噴火の前兆と考えられる。

7.

地電流

静電気または地表をながれている交流の自然電流は、人工的な電流、電場あるいは磁場(→ 磁界)によって励起されている。地球内部の電気抵抗は、マグネト・テルリック法で調査される。誘導電流や地磁気の変化から、一般的にマントル内では、深度がますほど伝導度が高くなると考えられている。→ 地球の「地電流」

8.

大気現象

低層気圏の物理の研究は、気象学の範疇(はんちゅう)にはいる。低層気圏では空気は密度が高く、流体力学の法則にしたがってふるまう。最近ではリモートセンシングがこの分野で重要な役割をはたしており、嵐や雷などの一時的な大気現象を監視している。

高層気圏の現象は、成層圏と磁気圏物理の分野である。太陽風と干渉している地球磁場の断面は、刀のサヤのような形態をしており、磁気圏とよばれている。太陽から放出された高エネルギーの粒子がこの磁気圏をつきすすみ、バン・アレン帯にはいった時、オーロラがあらわれる。