地球の自転軸が傾いているために南中高度が変化

自転している地球から地球以外の天体をみたとき、天体は東の地平線から上り、円弧を描きながら移動して西の地平線の下に沈むように天球上を動いていきます。天球上で最も高い位置に上るのは、天球上の子午線を通過するときで、それを南中と呼んでいます。太陽も子午線上を通過するとき、その場所でみかけ上、空の一番高い位置に達します。

もし、地球の自転軸が地球の公転面に垂直だったとしたら、南中時の太陽の天球上の高さは一年中変化しません。ですが、実際には、地球の自転軸は公転面に垂直な方向から23.4度傾いています。このため、南中時にみえる太陽と地平線とのなす角度、すなわち、南中高度は季節によって変化することになります。

太陽が天頂を通過するのは、夏至は北緯23.4度上、冬至には南緯23.4度上、春分と秋分には赤道上の地点になります。では、私たちの住んでいる、日本での太陽の天球上の動きはどうなっているのでしょうか？北緯36度縁辺に住んでいる人の場合を例に取ると、島根県、福井県、岐阜県、長野県、群馬県、埼玉県、千葉県、茨城県あたりです。

この人たちは、夏至の南中時には36度から23.4度を差し引いた値、すなわち、12.6度だけ天頂から南に傾いた方向に太陽がみえます。地平線から角度を測ると77.4度の高さになります。春分と秋分の日には、天頂から36度南に傾いたところ、地平線からは54度の高さ、冬至には天頂から36度＋23.4度になるので、59.4度南に傾いたところ、地平線から30.6度の高さまで上ります。

ある場所で、太陽が天頂にあるときに、その地点で受け取る単位面積あたりの太陽の放射エネルギーは最も大きくなります。地表が受け取る太陽の放射エネルギーは、春分から夏至を経て秋分までは、北半球が南半球より大きく、秋分から冬至を経て春分に至るまでは、南半球が北半球より大きくなります。

地球を中心にした太陽の見える方向の季節変化/季節の変化による太陽の位置の違い

出典：『眠れなくなるほど面白い図解地学の話』

・地球の成り立ちについて興味がある
・地震のメカニズムについて知っておきたい
・今後日本が直面する気候変動について学びたい　etc….

以上の方には「図解　地学の話」は大変おすすめな本です。

６４００㎞とは何の距離かわかりますか？東京と宇都宮の間の距離が約１００㎞ほどですから、その64倍ということになります。また、本州の長さは測り方にもよりますが、約１３００㎞ほどですから、その約５倍です。決して短い距離ではありませんが、かなりの長さというわけでもないですね。実は、これは地球の半径の長さなのです。「えっ、地球ってそんなに小さいの！」とびっくりする人もいるかもしれません。そうなのです、地球は本当に小さい惑星なのです。

46億年。一年の46億倍。これはまた、気の遠くなるような時間の長さですが、これは地球の年齢。宇宙の年齢は１３８億年といわれていますので、それにくらべれば若いとはいえますが、それでも膨大な時間です。長く生きている小さな惑星、それが私たちの地球です。

中学や高校で地学を学んだ方もいるかもしれません。地学は、こうした地球についてさまざまなことを教えてくれます。ですが、地学の分野はきわめて多岐にわたり、そのすべてについて詳しく知ることは、不可能ではないかもしれませんが、大変難しいことです。本書は、地学の種々の分野を体系的に知るための教科書ではありません。49の面白そうなトピックを選び、図解をまじえて、なるべく物語風に語ったものです。

どの項目を読んでも、地学に興味のあるあなたなら楽しめるはずです。ぜひ本書を一読し、その深い世界を楽しんでください。

地球はどのようにして誕生したのか？

この記事では多くの人が一度は疑問に思ったことがある、「地球はどのように誕生したのか？」を解説します。不思議でロマンあふれる地学の世界の一歩を踏みだしましょう。

太陽系は、今から約46億年前にできました。太陽だけではなく、太陽系の惑星も同時にできました。最初は星間ガスの回転濃集から始まり、やがて中心星の太陽とそれを取り巻く円盤が形成されると、円盤の中にガスから固体の塵が晶出しました。その後、それらの塵が相互に合体して、岩石、微惑星、そして惑星や衛星が短期間に形成されました。惑星になれなかった小惑星、隕石、そして月の石の最古年齢は、いずれも46億年前であることから、それが太陽系形成年代とされています。

ですが、地球にはそのような古い記録は残されていません。その理由は、地球では他の惑星にないプレートテクトニクスが働いていて、常に古い岩石を新しいものにつくり替えているからです。地球最古の岩石はカナダ北部でみつかった40億年前のものであり、最古の物質は43 億７０００万年前のジルコンという鉱物粒です）。地球年齢が46億歳ということは間接的に推定されているわけです。

多様な隕石の２段階による合体でできた地球

地球の岩石の化学成分はよく調べられており、しばしば惑星形成の材料物質であった隕石の組成と比較されます。すると地球岩石は多様な隕石の種類の中でも、特定のタイプ（エンスタタイト球粒隕石）と近縁であることが確認できます。

地球の岩石の化学成分はよく調べられており、しばしば惑星形成の材料物質であった隕石の組成と比較されます。すると地球岩石は多様な隕石の種類の中でも、特定のタイプ（エンスタタイト球粒隕石）と近縁であることが確認できます。ところが、このタイプの隕石には、大気や海水をつくる軽い元素がまったく含まれておらず、エンスタタイト球粒隕石だけでは、現在のような水惑星地球をつくることはできません。地球の大気や海水をつくっている水素の同位体組成（普通の水素の他に重水素と三重水素がある）は別のタイプ（炭素質球粒隕石）が起源であることを示しています。

したがって、地球形成は、岩石／金属からなる部分をつくったエンスタタイト球粒隕石集積の段階と、その後の炭素質球粒隕石の追加という２段階を経てできたことがわかってきました。

太陽系の中を実際に探査機が飛びまわって調べた結果、エンスタタイト球粒隕石は地球軌道周辺にも存在していたと考えられますが、水素などの揮発性成分を持つものは火星の外側の小惑星帯の中でも外側にしか分布していないことがわかりました。であれば、初期太陽系の円盤の中で大規模な物質移動を考える必要があります。