重力と地磁気
地球は重力場と磁場をもちます。どちらも地球の形状や内部構造と深く関係しており、現代科学・技術の基盤です。
基本知識
重力: 地球の引力と自転による遠心力の合力。赤道では遠心力の影響で極より弱い。標準重力加速度は 9.80665 m/s²。また、地下に密度の大きい岩石があると重力がやや強くなり(重力異常)、これを測定することで地下構造を探る重力探査が行われます。
地磁気(地球磁場): 地球は大きな磁石のように振る舞い、南北方向に磁場をもちます。地磁気の北極(磁北)は地理的北極(真北)とは少しずれており、その角度差を偏角といいます。また磁場が水平面となす角を伏角といいます。赤道では伏角≈0°、極では≈90°。
地磁気の発生源は外核の液体鉄の対流によるダイナモ効果と考えられています。地磁気は宇宙からの荷電粒子(宇宙線・太陽風)を地球に直接当たらないよう偏向し、生命を守る盾の役割を果たしています。
重力（万有引力+遠心力。赤道 < 極）
重力異常（理論値からのずれ。地下密度構造を反映）
地磁気(地球磁場)（外核の液体鉄対流で発生）
偏角（磁北と真北のずれ角）
伏角（磁場の方向と水平面のなす角。赤道≈0°・極≈90°）
地磁気逆転（地球磁場の向きが過去に何度も反転した現象。岩石の残留磁気に記録）
深掘り
地磁気は過去に何度も逆転しており、その記録が海底の玄武岩に残留磁気として残っています。海嶺から噴出した溶岩が冷却するときに当時の地磁気の向きで磁化されるため、海嶺の両側に縞状の磁気異常帯が対称的に分布します。これが海洋底拡大説の証拠のひとつです。
現在の地磁気の強度は数千年前から徐々に低下しており、地磁気逆転の前兆かどうか注目されています。逆転が起きると一時的に地磁気が弱まり、宇宙線被曝量が増加する可能性があります。
オーロラは太陽風の荷電粒子が地磁気に捕捉されて極地方の大気と衝突することで発光する現象です。
- 重力=引力+遠心力。赤道で最小、極で最大
- 地磁気の発生源=外核液体鉄のダイナモ効果
- 偏角=磁北と真北のずれ
- 伏角=赤道で小さく、極で大きい
- 地磁気逆転の証拠=海底の残留磁気縞
- 地磁気は宇宙線から生命を守る
注意点
① 偏角(磁北と真北のずれ)と伏角(磁場の傾き)を混同しない。② 地磁気の北極(磁北極)は地理的北極とは異なる場所にあり、毎年移動している。③ 重力は赤道で弱く極で強い理由は「赤道が中心から遠い(遠心力大)+遠心力が引力を減じる」の2つがある。
練習
- 地磁気の発生源として有力な説を説明しなさい。
- 磁針の北端が指す方向(磁北)と地理的北極(真北)のずれを何というか。
- 重力が赤道より極で強い理由を2点挙げなさい。