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、ＰＲＥＭ３）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

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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、ＰＲＥＭ３）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

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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

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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。

Internal Structure of Extrasolar planets

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太陽系の構造

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量 ＭＫＳ単位 ＣＧＳ単位

長さ １ｍ １０２ｃｍ

質量 １ｋｇ １０３ｇ

時間 １Ｓ １ｓ

力 １Ｎ (newton) １０５ｄｙｎ

仕事 １Ｊ (joule) １０７ｅｒｇ

電力 １Ｗ (watt) １０７ｅｒｇ／ｓ

圧力　　　　　　 Pascal (N/m-2) = 10-5 bar すなわち　　　 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

　　　　　　　　　　中心圧力　　半径 (km) 　密度 (g/cm3)水星 30GPa 　　　 2439 　　　 5.43 　　金星 330 GPa 6052 5.20地球 360 GPa 6378 5.52月 5 GPa 1738 3.35火星 40 GPa 3397 3.93木星　　　　　　　 4740 GPa 71492 1.33土星 2250 GPa 60268 0.69天王星 680 GPa 25559 1.32海王星 880 GPa 24764 1.64

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木星・土星・天王星・海王星

地球型惑星

平均

密度

　g/

cm3

水素

Ｈ２Ｏ　氷

岩石　（ケイ酸塩）

金属鉄

質量　ｇ10301020

8

6

4

2

0

10/15

ここまで

Marcury

2439

5.43

(100)

地球の内部構造

地殻上部マントル

下部マントル外核

内核

地球内部の水 :海の水は 1.4x10 21 kg 　 ( 地球の質量の 0.02 wt.%)

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PREM (P, , )

静水力学平衡の式　 dP = gdZ

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上部マントル 下部マントル 外核

DAC

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

Pressure, GPa

Tem

pera

ture

, K

374 GPa700 K

365 GPa

マントル

遷移層

122010 Oct 25

図３６

水星火星

5.5g/cm3