地球を輪切りにして考える

私たちが住んでいるこの星の地面の下はどうなっているでしょうか。外に見える地層が地球の真ん中まで続いているのでしょうか。

残念ながらそういうわけではありませんが、「層」があるという考え方はあっています。では一体どうなっているのかについてざっくり見ていきましょう。

結論

1. 地球の内部は層状に分けられるよ
2. 分け方は一つだけじゃないよ
3. 何で出来ているか/どれくらいカチコチなのかの2つが主だよ

細かく

地球の内部は層状になっています。これは地球の中心から私たちの住む地表までを直線で結んだ時の話であって、実際には玉ねぎのように同心球が積み重なっているような感じです。

層状になっているということは、当然それぞれの層で何かしらが異なっているといえます。ここでは簡単に何がどう違うのか、そしてどうやって分けるのかについて述べます。

どのように分けるのか

結論で述べた通り、「その層が何で出来ているのか」という点と、「その層がどれくらいカチコチなのか」という点で、それぞれ別に分けています。

何で出来ているのかで分ける

何で出来ているのか、すなわちどのような元素から成り立っているのかに基づく分け方です。地球の中心から見て、以下のような分け方をします。深さは大まかな値です。

1. 内核（深さ: 6400km～5100km）
2. 外核（5100km～2900km）
3. マントル（2700km～40km）
   • 下部マントル（2700km～40km）
   • 上部マントル（400km～40km）
4. 地殻（40km～地上）

「何で出来ているのか」を調べるためには直に手に触れることが必要と感じるかもしれません。しかし人類が掘削した最も深い穴はコラ半島超深度掘削坑の12.262kmで、地殻からすら抜けられていません。ではどのようにしてこの内部構造は決定されたのでしょうか。

その答えは「地震」です。地震はもちろん地面を揺らすのですが、地面を揺らすまでの間は地面の中を通って地震波が伝わります。この地震波は弾性波であるため、密度が異なる部分を通ると屈折や反射が起こります。

この結果地表で地震を観測していたとしても、屈折せずに届いたと仮定したときよりも早くに地震波が届いたり、思いもよらない震源の地震波を観測したりします。ここから逆説的に「この深さに固体と液体の境界があれば成り立つ」ということを導き、その結果求められた境界のことを「不連続面」といいます。不連続というのは「地震波の速度が不連続」だからです。

地球にある主な不連続面のことを表にすると以下のようになります。

真ん中の列である「場所」を見てください。この表にある不連続面の全て、先程示した4つの主な「層」の境界にあるかと思います。私がチェリーピッキングでもしたのかと疑われるかもしれませんが、そうではなく本当にそれくらい分かりやすく変化しており、確実に構成している物質が違うと考えられるのです。

カチコチなのかシャバシャバなのかで分ける

この分類ではそれぞれのところが、どれほど流動性があるかどうかで分類されています。流動性とは、簡単に言えば液体か固体か、液体ならどれくらいシャバシャバしているのか、というものです。しかしマントルは液体の性質と固体の性質を両方併せ持っているなど、難しいところがあります。流動性は連続的に変化するため、何kmから先はこれ！と言いづらいものです。

1. 内核（深さ: 6400km～5100km）
2. 外核（5100km～2900km）
3. メソスフェア（2900km～250km）
4. アセノスフェア（250km～80km）
5. リソスフェア（80km～地上）

繰り返すことになりますが、この分類で重要なのは運動を見る時間的スケールや物理的スケールの大きさによって、境界が大きく変わりうるということです。特に後半3つの境界は明確に「ここからここがアセノスフェアで～」と示すことができません。

次回など

次回からは中心から地上に向けて、それぞれの性質を見ていこうと思います。

ざっくりわかることが目標なのに後半に行くにつれてどんどん教科書レベルから少しずつ逸脱してしまっていましたね…。執筆に時間がかかる原因の一つなのでどうにかしないと…

関連リンク

• 地球の構造 - 産業技術総合研究所
• 地球内部物理学講義ノート - 北海道大学の日置幸介名誉教授による講義ノート。地球の密度の話は4ページなど。
• 地球の内部はどうなっているか -岐阜聖徳学園大学の川上紳一教授による理科総合B（旧課程）レベルの解説。
• 地球の組成をわかりやすく解説 - 地球科学.com
• 固体地球 part2 ～地球の内部～ - Geosophy