地球科学
コスタリカの山間の小川の岩だらけの側面

地球科学または地質科学は、地球に関連する自然科学のあらゆる分野を包含する。[ 1 ]これは、地球の4つの領域、すなわち生物圏、水圏／氷圏、大気圏、そして地圏（または岩石圏）の物理的、化学的、生物学的な複雑な構成と相乗的な関係を扱う科学の一分野である。地球科学は惑星科学の一分野と考えられるが、その歴史ははるかに古い。

地質学

マクテシュ・ラモンの堆積岩の層

地質学は、地球の構造、物質、そしてプロセスを広く研究する学問です。地質学は主に、地殻や岩石を含むリソスフェア、つまり地球の表面を研究対象としています。リソスフェアにおける物理的特性やプロセス、そしてそれらが地熱エネルギーによってどのように影響を受けるかを研究対象としています。地質学の要素が相互作用する中で、化学、物理学、生物学の側面も組み込まれています。歴史地質学は、地質学を応用して地球の歴史とその変遷を解釈する学問です。

地球化学は、地球の化学成分とプロセスを研究します。地球物理学は、地球の物理的性質を研究します。古生物学は、岩石圏の化石化した生物学的物質を研究します。惑星地質学は、地球外天体に関する地球科学を研究します。地形学は、景観の起源を研究します。構造地質学は、山や低地を作るための岩石の変形を研究します。資源地質学は、鉱物からエネルギー資源を得る方法を研究します。環境地質学は、汚染物質が土壌や岩石にどのような影響を与えるかを研究します。[ 2 ]鉱物学は鉱物の研究であり、鉱物の生成、結晶構造、鉱物に関連する危険性、鉱物の物理的・化学的性質の研究が含まれます。[ 3 ]岩石学は岩石の研究であり、岩石の生成と組成を含みます。岩石学は岩石の類型と分類を研究する岩石学の一分野です。[ 4 ]

地球内部

火山の噴火は、地球の地下に蓄えられたエネルギーが放出される現象です。[ 5 ]

プレートテクトニクス、山脈、火山、地震は、地殻内の物理的および化学的プロセスの観点から説明できる地質学的現象です。 [ 6 ]地殻の下には、重元素の放射性崩壊によって加熱されたマントルがあります。マントルは完全に固体ではなく、半永久的に対流しているマグマで構成されています。この対流プロセスにより、リソスフェアプレートはゆっくりではありますが移動します。結果として生じるプロセスはプレートテクトニクスとして知られています。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]新しい地殻が生成される地殻領域は発散境界と呼ばれ、それが地球に戻ってくる地殻領域は収束境界であり、プレートが互いにすれ違うが新しいリソスフェア物質が生成または破壊されない領域は変換（または保存）境界と呼ばれています。[ 8 ] [ 10 ] [ 11 ]地震はリソスフェアプレートの動きによって発生し、地殻の一部が沈み込みによって地球に押し込まれる収束境界付近で発生することが多い。[ 12 ]

プレートテクトニクスは、地球の表面が再形成されるプロセスと考えることができる。海底拡大の結果、マントルから割れ目を通って地表付近までマグマが流れ込み、そこで冷えて固まることで、新たな地殻とリソスフェアが形成される。沈み込みによって、海洋地殻とリソスフェアは対流するマントルへと激しく戻ってくる。[ 8 ] [ 10 ] [ 13 ]火山は主に沈み込んだ地殻物質の溶融によって発生する。アセノスフェアに押し込まれた地殻物質は溶融し、その一部は軽くなって地表に上昇し、火山が誕生する。[ 8 ] [ 12 ]

大気科学

磁気圏は地球の表面を太陽風の荷電粒子から保護します。(画像は縮尺どおりではありません。 )

大気科学は、19世紀後半に気象学（天候の研究）を通じて天気を予測する手段として発展しました。大気化学は20世紀に大気汚染を測定するために発展し、1970年代には酸性雨への対応として発展しました。気候学は気候と気候変動を研究します。[ 14 ]

地球の大気は、対流圏、成層圏、中間圏、熱圏、外気圏の 5 つの層から構成されています。大気の質量の 75% は、最下層の対流圏にあります。大気は、窒素が約 78.0%、酸素が20.9% 、アルゴンが 0.92% 、その他の気体が少量、二酸化炭素や水蒸気などで構成されています。[ 15 ]水蒸気と二酸化炭素は、温室効果により、地球の大気が太陽のエネルギーを捕らえて保持します。[ 16 ]これにより、地球の表面は液体の水と生命が存在するのに十分な温度になります。熱を閉じ込めるだけでなく、大気は地球の表面を宇宙線から遮蔽して生物を保護します。[ 17 ]核の内部運動によって生成される磁場は、太陽風から地球の大気を保護する磁気圏を生成します。[ 18 ]地球の年齢は45億歳なので、[ 19 ] [ 20 ]保護的な磁気圏がなければ、今頃は大気を失っているでしょう。

地球の磁場

地球の磁場の反転間の正常な極性期間におけるコンピュータシミュレーション。 [ 21 ]線は磁力線を表し、青は磁場が中心に向かっているとき、黄色は中心から離れているときを示す。密集した磁力線は地球の核内にある。[ 22 ]

地球磁場（地磁気とも呼ばれる）は、地球内部から宇宙空間へと広がる磁場であり、太陽から放出される荷電粒子の流れ である太陽風と相互作用します。この磁場は、地球の外核における溶融鉄とニッケルの混合物の対流運動によって生じる電流によって生成されます。これらの対流は、地球の核から逃げる熱によって引き起こされ、この自然現象は地球ダイナモと呼ばれます。

地球の磁場の大きさは、表面で25～65μT（0.25～0.65G）の範囲です。[ 23 ]近似的には、地球の自転軸に対して約11°の角度で傾いた磁気双極子の磁場で表され、まるで地球の中心を通る巨大な棒磁石がその角度で配置されているかのようです。地磁気の北極（カナダ、ヌナブト準州のエルズミーア島）は、実際には地球の磁場の南極を表し、逆に地磁気の南極は地球の磁場の北極に対応します（反対の磁極は引き合い合い、磁石の北端はコンパスの針のように地球の南磁場を指すため）。

北磁極と南磁極は通常、地理学的極の近くにあるが、地質学的な時間スケールではゆっくりと継続的に移動しており、通常のコンパスが航行に使用できるほどゆっくりとしている。しかし、平均数十万年の不規則な間隔で、地球の磁場が逆転し、北磁極と南磁極が突然入れ替わる。地磁気極のこれらの反転は岩石に記録され、古地磁気学者が過去の地磁気を計算する際に役立つ。このような情報は、大陸や海底の動きを研究する際に役立つ。磁気圏は、宇宙空間またはジオスペースにおける地球の磁場の範囲によって定義される。磁気圏は電離層の上空数万キロメートルにまで広がり、有害な紫外線から地球を守るオゾン層を含む上層大気を剥ぎ取る太陽風や宇宙線の荷電粒子から地球を守っている。

水文学

水循環における水の動き

水文学は、地球上の水圏と水の動きを研究する学問です。水文学では、人間が淡水資源をどのように使用し、相互作用しているかを研究することに重点を置いています。水の動きの研究は、地形学や地球科学の他の分野と密接に関連しています。応用水文学では、水生環境を維持し、水資源を分配するための工学を扱います。水文学の下位分野には、海洋学、水文地質学、生態水文学、氷河学などがあります。海洋学は、海洋を研究する学問です。[ 24 ]水文地質学は、地下水の研究です。地下水供給のマッピングや地下水汚染物質の分析が含まれます。応用水文地質学は、地下水や鉱泉の汚染を防ぎ、飲料水として利用できるようにすることを目指しています。地下水資源の開発は紀元前3000年にまで遡り、科学としての水文地質学は、17世紀に水文学者によって発展しました。[ 25 ]生態水文学は、水圏における生態系の研究です。水圏生態学は、水圏生態系の物理的研究と水圏生物の生物学的研究に分けられます。生態水文学は、生物と水圏生態系が相互に及ぼす影響、そしてこれらの生態系が人間によってどのように影響を受けるかを研究します。[ 26 ]氷河学は、氷河や地球を覆う氷と雪を含む氷圏の研究です。氷河学の関心事には、氷河淡水へのアクセス、氷河災害の緩和、凍土の下にある資源の獲得、そして気候変動が氷圏に与える影響への対処などがあります。[ 27 ]

生態学

生態学は生物圏の研究です。これには、自然、そして生物が地球や他の生物とどのように相互作用し、その結果にどのような影響を与えるかを研究することが含まれます。生物が地球から酸素、水、栄養素などの資源をどのように利用して生存しているかを考察します。また、人間や他の生物が自然にどのような変化をもたらすかについても考察します。[ 28 ]

自然地理学

自然地理学は、地球の諸システムと、それらが単一の自己完結的なシステムの一部としてどのように相互作用するかを研究する学問です。天文学、数理地理学、気象学、気候学、地質学、地形学、生物学、生物地理学、土壌学、土壌地理学といった分野を包含します。自然地理学は、地球上の人類集団を研究する人文地理学とは異なりますが、人文地理学には人間が環境に与える影響も含まれます。[ 29 ]

方法論

研究方法論は研究対象の性質によって異なります。研究は一般的に、観察研究、実験研究、理論研究の3つのカテゴリーに分類されます。地球科学者は、地球現象を研究するために、高度なコンピューター解析を行ったり、興味深い場所（南極大陸やホットスポット諸島など）を訪れたりすることがよくあります。

地球科学における基本的な考え方の一つに、斉一説があります。斉一説は、「古代の地質学的特徴は、容易に観察できる活発なプロセスを理解することによって解釈される」というものです。言い換えれば、現在進行している地質学的プロセスは、地質時代を通じて同じように作用してきたということです。この考え方により、地球史を研究する人々は、現在進行している地球のプロセスに関する知識を応用し、地球が長い歴史の中でどのように進化し、変化してきたかについての洞察を得ることができます。

地球の球体

−13 —
–
−12 —
–
−11 —
–
−10 —
–
−9 —
–
−8 —
–
−7 —
–
−6 —
–
−5 —
–
−4 —
–
−3 —
–
−2 —
–
−1 —
–
0 —
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←

地球科学では、地球の表面をいくつかの異なる層、しばしば球体と呼ばれるものから成る概念とするのが一般的です。すなわち、岩石圏、水圏、大気圏、生物圏です。この球体の概念は、地球の表面とそのさまざまなプロセスを理解するための便利なツールです[ 30 ]これらは、岩石、水、空気、生命に対応します。また、一部の人々は、水圏の明確な部分として氷圏（氷に相当）と、活動的で混合した球体として土壌圏（土壌に相当）を含めています。以下の科学分野は、一般的に地球科学に分類されます。

地球科学の分裂

雰囲気
生物圏
水圏
リソスフェア（地圏）
ペドスフィア
システム
その他

参照

参考文献

  1. ^ 「地球科学｜定義、トピック、事実」ブリタニカ2023年8月19日閲覧。
  2. ^スミス＆パン 2006年、14～16ページ。
  3. ^ハルダー 2020、109頁。
  4. ^ハルダー 2020、145頁。
  5. ^ 『火山百科事典』ロンドン：アカデミック・プレス、2000年、ISBN 9780080547985。
  6. ^ 「地球のエネルギー収支」 ou.edu . 2008年8月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年6月20日閲覧。
  7. ^シミソン 2007、第7段落
  8. ^ a b c dアダムス＆ランバート 2006、pp. 94–95, 100, 102
  9. ^スミス＆パン 2006、pp. 13–17、218、G-6
  10. ^ a b cオルドロイド 2006、101、103、104ページ
  11. ^スミス＆パン 2006、331ページ
  12. ^ a bスミス＆パン 2006、325～326頁、329頁
  13. ^スミス＆パン 2006、327ページ
  14. ^ウォレス, ジョン・M.; ホッブス, ピーター・V. (2006). 『大気科学：入門サーベイ（第2版）』エルゼビア・サイエンス. pp.  1– 3. ISBN 9780080499536。
  15. ^アダムス＆ランバート 2006年、107～108ページ
  16. ^アメリカン・ヘリテージ、770ページ
  17. ^ Parker, Eugene (2006年3月), Shielding Space (PDF) , Scientific American, 2016年1月1日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ, 2017年5月24日閲覧
  18. ^アダムス＆ランバート 2006年、21～22ページ
  19. ^スミス＆パン 2006、183ページ
  20. ^ 「科学者は地球の年齢をどのように計算したのか？」 education.nationalgeographic.org . 2023年8月19日閲覧。
  21. ^ Glatzmaier, Gary A.; Roberts, Paul H. (1995). 「地磁気反転の3次元自己無撞着コンピュータシミュレーション」Nature . 377 (6546): 203– 209. Bibcode : 1995Natur.377..203G . doi : 10.1038/377203a0 . S2CID 4265765 . 
  22. ^グラッツマイヤー、ゲイリー。「ジオダイナモ」。カリフォルニア大学サンタクルーズ校。2013 年10 月 20 日に取得。
  23. ^フィンレー、CC;マウス、Ｓ．ベガン、CD;テネシー州ボンダー；シャンボドゥ、A.ジョージア州チェルノバ。チュリアット、A.ゴロフコフ副社長。ハミルトン、B.ハモウディ、M.ホーム、R.ヒューロット、G.クアン、W.ラングレ、B.レスル、V.フロリダ州ロウズ。リューア、H.マクミラン、S.マンデア、M.マクリーン、S.マノージ、C.メンヴィエル、M.ミカエリス、I.オルセン、N.ラウバーグ、J.ロザー、M.サバカ、テネシー州。タングボーン、A. Tøffner-Clausen、L.;テボー、E.トムソン、AWP。ワルディンスキー、I。ウェイ、Z。ズベレバ、TI (2010 年 12 月)。「国際地磁気基準場：第11世代」 .地球物理学ジャーナルインターナショナル. 183 (3): 1216– 1230. Bibcode : 2010GeoJI.183.1216F . doi : 10.1111/j.1365-246X.2010.04804.x . hdl : 20.500.11850/27303 .
  24. ^デイヴィー、ティム、クイン、ネヴィル・ウィンダム (2019). 『水文学の基礎』（第3版）. ラウトレッジ. pp.  1– 2. ISBN 9780203798942。
  25. ^ヘルティング、ベルンヴァルト;コールデュウェイ、ヴィルヘルム G. (2019)。 "導入"。水文地質学(第 8 版)。スプリンガー。 pp.  1–3 . doi : 10.1007/978-3-662-56375-5。ISBN 9783662563755. 2022年8月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年8月16日閲覧。
  26. ^ウッド、ポール・J.、ハンナ、デイビッド・M.、サドラー、ジョナサン・P. (2007). 「エコハイドロロジーとハイドロエコロジー：入門」『ハイドロエコロジーとエコハイドロロジー：過去、現在、そして未来』ワイリー、pp.  1– 6. ISBN 9780470010174。
  27. ^ナイト、ピーター (1999).氷河. テイラー＆フランシス. p. 1. ISBN 9780748740000。
  28. ^リックレフス, ロバート E.; ミラー, ゲイリー L. (2000).エコロジー（第4版）. WHフリーマン. pp.  3– 4. ISBN 9780716728290。
  29. ^ピーターセン, ジェームズ F.; サック, ドロシー; ガブラー, ロバート E. (2014). 『自然地理学の基礎』センゲージラーニング. pp.  2– 3. ISBN 9781285969718。
  30. ^ Earth's Spheres Archived August 31, 2007, at the Wayback Machine . ©1997–2000. Wheeling Jesuit University/NASA Classroom of the Future. 2007年11月11日閲覧。
  31. ^アダムス＆ランバート 2006、20ページ
  32. ^ a bスミス＆パン 2006、p.5
  33. ^ 「WordNet Search – 3.1」princeton.edu . 2019年5月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年10月13日閲覧。
  34. ^ 「NOAA National Ocean Service Education: Global Positioning Tutorial」 . noaa.gov . 2005年5月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年11月17日閲覧。
  35. ^ Elissa Levine、2001、「The Pedosphere As A Hub」リンク切れ？
  36. ^ガーディナー、デュアン・T. 「第1講義 第1章 なぜ土壌を研究するのか？」 ENV320 ：土壌科学講義ノート。テキサスA&M大学キングスビル校。2018年2月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年1月7日閲覧。
  37. ^クレイグ、ケンドール、「流域の水文学」。2017年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年4月4日閲覧。

出典

さらに読む

  • アラビー・M., 2008. 地球科学辞典、オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-921194-4
  • Korvin G., 1998. 地球科学におけるフラクタルモデル、Elsvier、ISBN 978-0-444-88907-2
  • 「地球のエネルギー収支」オクラホマ気候調査局。1996～2004年。2007年11月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年11月17日閲覧。
  • ジョージ・A・ミラー、クリスティアン・フェルバウム、ランディー・テンギ、パメラ・ウェイクフィールド、ラジェッシュ・ポッダー、ヘレン・ランゴン、ベンジャミン・ハスケル (2006). 「WordNet Search 3.0」 . WordNet は英語の語彙データベースです。プリンストン、ニュージャージー州: プリンストン大学/認知科学研究所。2011年1月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年11月10日閲覧。
  • 「NOAA National Ocean Service Education: Geodesy」 . アメリカ海洋大気庁. 2005年3月8日. 2005年5月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年11月17日閲覧。
  • リード、クリスティーナ（2008年）『地球科学：10年ごとの進歩』ニューヨーク：ファクト・オン・ファイル、ISBN 978-0-8160-5533-3。
  • Tarbuck EJ、Lutgens FK、Tasa D.、2002年。地球科学、Prentice Hall、ISBN 978-0-13-035390-0
ウィキメディア コモンズには、地球科学に関連するメディアがあります。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth_science&oldid=1334566982」より取得