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
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