2012-05-19

【地球のしくみ】6 ~マグマを生成している電磁波は地球深部のどこから出ているのか?~

◆◆◆電磁波はどこから出ているのか?
【地球のしくみ】4 マグマはどこでどうやってできる? で、高い放射温度1000℃~10000℃によって強い電磁波が放射されることを示しました。このような温度は、当然地球表面には無く、地球内部ということになります。
では、地球内部のどこが高温で、電磁波発生源なのか?
まず、地球内部の構造がどうなっているのか?から見ていきます。
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図表は はくさん資料室 さんよりお借りしました
 
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◆◆◆地球の構造
図表は はくさん資料室 さんよりお借りしました
 http://www.hakusan.co.jp/library/glossary/seismic/ta/
図で見て頂いて判るように、地表面から順番に大きく地殻→上部マントル→下部マントル→外核→内核の5層となっています。
地殻:花崗岩、玄武岩などの岩石からなる、いわゆるプレート 陸地と海洋では厚さが違う。
上部マントル:かんらん岩からなる、下部マントルより軽い、800℃~1500℃と言われる。
下部マントル:かんらん岩からなる、上部マントルより重い、1500℃~4000℃と言われる
外殻:溶けた鉄からなる、4000℃~6000℃と言われる。
内核:固形の鉄からなる、約6000℃と言われる。
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図表は deep..science さんよりお借りしました
さらに最近では、上部、下部マントルの間にはマントル遷移層と呼ばれる層、マントルと核の間にD層と呼ばれる層があると言われています。
どの層もかなり高温ですが、どの層から主に電磁波が発生されているのでしょうか?
◆◆◆熱の伝わり方
 熱の伝わり方には「伝導」「対流」「輻射」が有りますね。
 
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図表は リンク からお借りしました
 地球内部の温度はマントルが800~3000℃、核が3000~6000℃、と大きくは深くなるに従い上昇しており、この状態は熱が中心部から「伝導」していることを表しています。
 「対流」については液体か気体で起こる現象ですから、外核部分以外では有りません。もし、マントルが動いていたとしても、年数cmでは遅すぎます。
 「輻射」は電磁波による伝わり方とも言えます。太陽の熱が光として地球に降り注ぐのも、ストーブの熱が赤外線として直接肌に暖かく感じるのも、電磁波の伝達です。つまり発熱体からは電磁波が放射され、電磁波はエネルギーそのもの(生物史から自然の摂理を読み解く) とも言えますから、エネルギーの高い高温体から電磁波の形でエネルギーが放出されているのです。
 地球内部の熱分布を見たとき、マントルトモグラフィを見て判るように、均質な球状の熱勾配ではなく、かなりまだらな状態です。これは、上記で見たように物質が同芯球状に変化することから、熱の伝わりかたが伝導だけでは無いことを表しています。伝導と対流以外では輻射しかありません。
 輻射、つまり電磁波によって熱が伝わっているわけで、発生源から途中の層は透過し、熱を受ける層が吸収する構造である必要があります。
◆◆◆発生源はどこか?
◇ カンラン岩は電磁波を透過する
【地球の仕組み】5 地球内部で発生した電磁波が、マントルを透過し、地殻で反射するのは、なぜか? で追求しましたように、おそらくカンラン岩は電磁波をかなり透過します。そして、地殻の構成要素たる花崗岩や玄武岩は透過せず、反射します。
◇ 液体の鉄は電磁波を透過するか?
マントルは電磁波を透過しますが、核はどうなのか?外核は液体、内核は固体ですが、どちらも鉄です。
金属は電磁波を透過しません。つまり、内核がどれだけ高温で電磁波を放射しようとも外核を超え出ることは無いと考えられます。内核の熱は伝導や対流で外核表面へと伝わっていることになります。
◇電磁波の発生源はどこか?
 とすれば、外核から輻射された熱=電磁波がカンラン石を超え、地殻へと伝わってきていると考えられます。地殻の裏側で吸収、反射されているのです。
 そこで、地殻裏側の蛸壺状態の凹みで電磁波が捉えられ、マグマ化が促進されることになります。これが、プレート境界面(プレート同士の隙間がある)や、大陸地構体(プレートの割れ目がある)の下部にマグマ溜まりが集中する理由と考えられます。
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画像は 木走日記 さんからお借りしました
この火山帯、ホットスポットの下には地殻の割れ目、窪みがあるはずです。
 それでは、これだけ強力な電磁波の発生源である熱は地球中心部で、どうやって生み出されているのでしょうか?
 シリーズとしては、次回これを考えますが、その前に、そもそも岩石など地殻構成物はどうやって出来ているのか?あたりを整理します。

List    投稿者 hihi | 2012-05-19 | Posted in D.地球のメカニズム, D01.地球史, D05.自然災害の予知1 Comment » 

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コメント1件

 Allessjex | 2013.08.21 13:40

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