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地球惑星物性学1 (2013.10~)
参考文献:
大谷・掛川著 地球・生命 共立出版
唐戸俊一郎著・地球物質のレオロジーとダイナミックス 共立出版
島津康夫著・地球の物理 基礎物理学選書 裳華房
島津康夫著・地球の進化 岩波書店
島津康夫著・地球内部物理学 裳華房
新版地学教育講座③ 鉱物の科学 東海大学出版会
http://epms.es.tohoku.ac.jp/minphys/ohtani/index_ohtani.html
で授業資料を参照
地球惑星物性学1 (2013.10~)
1.地球惑星の内部構造と物質
1)地球型惑星と木星型惑星:内部構造と温度圧力
2)地球の層構造: 密度分布と地震波速度分布、PREM
3)地震波速度の温度圧力組成変化:地球内部の不均質性
4)地球内部の温度分布:様々な推定方法
キーワード: 惑星、月、慣性モーメント、地震波速度、密度、層構造
地殻、マントル、核、PREM、地温勾配、断熱温度勾配、マントル対流
2.地球を作る物質と化学組成
1)宇宙存在度と隕石
2)原始太陽系星雲でのプロセス:蒸発と凝縮
3)初期地球の諸過程:冷たい太陽のパラドックス
4)地殻、マントル、核の組成: ニッケルのパラドックス
5)マントルと核の運動:プレートテクトニクスとプルーム
キーワード: ペリドタイト、レルゾライト、パイロライト、ニッケルのパラドックス、
強親鉄元素の過剰、揮発性元素の枯渇、隕石の重爆撃、蒸発、凝縮、マグマ・
オーシャン、プレートテクトニクス
1
1.地球惑星の内部構造と物質
1)地球型惑星と木星型惑星:内部構造と温度圧力
2)地球の層構造: 密度分布と地震波速度分布、PREM
3)地震波速度の温度圧力組成変化:地球内部の不均質性
4)地球内部の温度分布:様々な推定方法
キーワード: 惑星、月、慣性モーメント、地震波速度、密度、層構造
地殻、マントル、核、PREM、地温勾配、断熱温度勾配、マントル対流
2
惑星の形成過程
原始太陽系における諸過程
高温ガスからの凝縮:揮発性による分別作用
3
特徴:
Oddo-Harkinsの規則
軽元素(原子量の小さい元素)が多い
(生命の材料は多い)
鉄が多い。
4
Internal Structure of Extrasolar planets
5
7
6
太陽系の構造
8
量
MKS単位
CGS単位
長さ
1m
102cm
質量
1kg
103g
時間
1S
1s
1N(newton)
105dyn
仕事
1J(joule)
107erg
電力
1W(watt)
107erg/s
力
圧力
すなわち
Pascal (N/m-2) = 10-5 bar
1 GPa (109 Paskal) = 10 kbar (=104 bar)
K(キロ)=103, M(メガ)=106, G(ギガ)= 109, T(テラ)=1012
太陽系の惑星と衛星の内部の圧力
水星
金星
地球
月
火星
木星
土星
天王星
海王星
中心圧力 半径(km)
30GPa
2439
330 GPa
6052
360 GPa
6378
5 GPa
1738
40 GPa
3397
4740 GPa 71492
2250 GPa 60268
680 GPa 25559
880 GPa 24764
密度(g/cm3)
5.43
5.20
5.52
3.35
3.93
1.33
0.69
1.32
1.64
9
木星・土
星・天王
星・海王星
地球型惑星
10/15
金属鉄
平均密度 g/cm3
8
岩石 (ケイ酸塩)
6
H2O 氷
4
水素
2
0
1020
1030
質量 g
ここまで
Marcury
2439
5.43
(100)
地球内部の水:
海の水は 1.4x10 21 kg (地球の質量の0.02 wt.%)
地球の内部構造
内核
外核
下部マントル
上部マントル
地殻
10
PREM (P, , )
静水力学平衡の式 dP = gdZ
11
365 GPa
マントル
Temperature, K
上部マントル
遷移層
下部マントル
レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル
焼結ダイヤマルチアンビルプレス
DAC
2010 Oct 25
外核
Pressure, GPa
374 GPa
700 K
12
図36
火星
水星
5.5g/cm3