地学ちがくを学まなぶ

この章しょうで学まなぶこと

高校こうこう地学ちがくは、 中学ちゅうがくで学まなんだ 「火か山ざん・地じ震しん・気象きしょう・天てん体たい」 を出発しゅっぱつ点てんとし、 地ち球きゅうと宇宙うちゅうを 1 つの科か学がく として体たい系けい的てきに学まなぶ教科きょうかです。 第だい 1 章しょうでは全体ぜんたい像ぞうと学まなび方かたを整理せいりします。

• 高校こうこう地学ちがくがあつかう 4 領域りょういき (固体こたい地ち球きゅう・大気たいき・海洋かいよう・宇宙うちゅう) を知しる
• 中学ちゅうがくと高校こうこうでの学まなび方かたのちがいを理り解かいする
• 地ち球きゅう科か学がくの 観測かんそく と 計測けいそく の方法ほうを知しる
• 地学ちがくでよく使つかう 単位たんい と 桁けた数すう の感かん覚かくをつかむ
• 野や外がい観察かんさつと災さい害がいについての 安全あんぜん配慮はいりょ を身みにつける

ポイント: 地学ちがくは 「今いまの地ち球きゅうを観察かんさつするだけ」 ではなく、 「46 億おく年ねんの歴れき史し と 138 億おく光こう年ねんの宇宙うちゅう」 をあつかう壮そう大だいな科か学がくです。 数すう億おく年ねんと数すう万まん km という 「人ひとの感かん覚かくをこえたスケール」 を学まなぶことが高校こうこう地学ちがくの醍だい醐ご味みです。

1. 地学ちがくとはなにか

地学ちがく (地ち球きゅう科か学がく、 Earth Science) は、 地ち球きゅうと宇宙うちゅうを物ぶつ理り・化か学がく・生物せいぶつの知ち識しきを総そう動どう員いんして解とき明あかす学がく問もん です。 地ち球きゅうそのものを実験じっけん室に入いれることができないため、 観測かんそくとシミュレーションが主おもな武ぶ器きになります。

地学ちがくがあつかう 4 領域りょういき

領りょう域いき	主おもなテーマ	中学ちゅうがくとの接せつ続ぞく
固体地球こたいちきゅう	地ち球きゅうの内ない部ぶ、 プレートテクトニクスぷれーとてくとにくす、 地震じしん、 火山かざん	中なか 1 「火か山ざんと地じ震しん」 の発はっ展てん
大気たいき	大たい気きの構こう造ぞう、 大たい気き大だい循じゅん環かん、 天てん気き、 気候変動きこうへんどう	中なか 2 「気象きしょう」 の発はっ展てん
海洋かいよう	海流かいりゅう、 海かい水すいの性せい質しつ、 海かい洋ようと気候きこう	中学ちゅうがくでは軽かるくふれる程てい度ど
宇宙うちゅう	太陽系たいようけい、 恒星こうせい、 銀河ぎんが、 宇宙の進化うちゅうのしんか	中なか 3 「地ち球きゅうと宇宙うちゅう」 の発はっ展てん

中学ちゅうがく地学ちがくと高校こうこう地学ちがくのちがい

観かん点てん	中学ちゅうがく地学ちがく	高校こうこう地学ちがく
あつかう範はん囲い	身近みぢかな自し然ぜんと太陽系たいようけい	地ち球きゅう全体ぜんたいと宇宙うちゅう全体ぜんたい
説せつ明めいの仕し方かた	言こと葉ばと図ずが中心ちゅうしん	数式すうしき や グラフぐらふ で定てい量りょう的てきに
時じ間かんスケール	数すう千せん年ねん 〜 数すう億おく年ねん	138 億おく年ねん (宇宙うちゅう) まで
空くう間かんスケール	km 単たん位い	光年こうねん やパーセクぱーせく (10²² m) まで
主おもな道どう具ぐ	気象きしょう観測かんそく機き器き、 地ち球きゅう儀ぎ	望遠鏡ぼうえんきょう、 人工衛星じんこうえいせい、 地震計じしんけい、 シミュレーション

大事だいじ: 高校こうこう地学ちがくでは中学ちゅうがくとちがい、 「なぜそうなるのか」 を 物理ぶつりの法ほう則そく や 化学かがくの反はん応のう で説せつ明めいします。 物ぶつ理りや化か学がくの基き礎そが役やくに立たちます。

2. 4 領域りょういきをそれぞれ概観がいかんする

固体こたい地球ちきゅう (Solid Earth)

地ち球きゅうの 中身なかみ と 表ひょう面めんの動うごき をあつかいます。 地ち球きゅうの半径はんけいは約やく 6378 km。 中心ちゅうしんまで行いくことはできないので、 地震波じしんはを使つかって 「地球内部ちきゅうないぶを透とう視し」 します。

主おもなテーマ:

• 地球内部構造ちきゅうないぶこうぞう (地殻ちかく・マントルまんとる・外核がいかく・内核ないかく)
• プレートテクトニクスぷれーとてくとにくす (10 数すう枚まいのプレートぷれーとが動うごく理り論ろん)
• 地震じしんと火山かざんのしくみ
• 地形ちけいと地層ちそう、 岩石がんせきと鉱物こうぶつ

大気たいき (Atmosphere)

地ち球きゅうを包つつむ 空くう気きの層そう をあつかいます。 大気たいきの厚あつさは上うえへ行いくほどうすくなり、 高度こうど 100 km あたりを 「宇宙うちゅうと大気たいきの境きょう界かい」 とします (カーマンラインかーまんらいん)。

主おもなテーマ:

• 大気たいきの鉛えん直ちょく構こう造ぞう (対流圏たいりゅうけん・成層圏せいそうけん・中間圏ちゅうかんけん・熱圏ねつけん)
• 大気大循環たいきだいじゅんかん (ハドレー循環はどれーじゅんかん・フェレル循環ふぇれるじゅんかん・極循環きょくじゅんかん)
• 偏西風へんせいふうとジェット気流じぇっときりゅう
• 気候きこうと気候変動きこうへんどう (温室効果おんしつこうか・エルニーニョえるにーにょ等)

海洋かいよう (Ocean)

地ち球きゅう表ひょう面めんの 約やく 70% を占しめる海うみをあつかいます。 海うみの平均へいきん水深すいしんは約やく 3800 m、 最深さいしん部ぶ (マリアナ海溝マリアナかいこう) は約やく 11000 m に達たっします。

主おもなテーマ:

• 海水かいすいの温度おんど・塩分えんぶん・密度みつど
• 海流かいりゅう (黒潮くろしお・親潮おやしお・湾流わんりゅう・南極環流なんきょくかんりゅう)
• 海洋大循環かいようだいじゅんかん (熱塩循環ねつえんじゅんかん)
• 海かい洋ようと気候きこうの結むすびつき (エルニーニョえるにーにょ・ラニーニャらにーにゃ)

宇宙うちゅう (Universe)

地ち球きゅうの外側そとがわに広ひろがる 天てん体たい をあつかいます。 太陽系たいようけいから始はじまり、 銀河系ぎんがけい、 そして全宇宙うちゅうへと視し野やを広ひろげます。

主おもなテーマ:

• 太陽系たいようけいの構こう成せい (恒星こうせい・惑星わくせい・衛星えいせい・小天体しょうてんたい)
• 太陽たいようと恒星こうせいのしくみ (核融合かくゆうごう・H-R図H-Rず)
• 銀河ぎんがと銀河団ぎんがだん
• 宇宙の進化うちゅうのしんか (ビッグバンびっぐばん・膨張宇宙ぼうちょううちゅう)

3. 観測かんそくと計測けいそくの方法ほうほう

地学ちがくは 実験じっけんができない 場ば面めんが多おおい教科きょうかです。 地球内部ちきゅうないぶを取とり出だして加か熱ねつする、 別べつの惑星わくせいを動うごかしてみる、 といったことができないため、 「観測かんそくとシミュレーション」 が中心ちゅうしんになります。

主おもな観測かんそく機器きき

機器き	何なにをはかるか	利り用よう領りょう域いき
地震計じしんけい	地じ震しんの波なみ	固体地球こたいちきゅう
GNSS (GPS 等とう)	プレートぷれーとの動うごき、 地ち殻かく変動へんどう	固体地球こたいちきゅう
気象きしょうレーダー	降水こうすい・風かぜ	大気たいき
ラジオゾンデ	高こう層そう大たい気きの気温きおん・湿度しつど	大気たいき
海洋観測かいようかんそくブイ・アルゴフロート	海かい水すいの水温すいおん・塩分えんぶん	海洋かいよう
望遠鏡ぼうえんきょう (光学こうがく・電波望遠鏡でんぱぼうえんきょう)	天てん体たいからの光ひかり・電波でんぱ	宇宙うちゅう
人工衛星じんこうえいせい	地ち球きゅうと宇宙うちゅうの全域ぜんいき	4 領域りょういきすべて

観測かんそくデータの扱あつかい方

地学ちがくのデータは 時じ間かんとともに変化へんか します。 数すう十じゅう秒びょうの地震じしんから、 数すう万まん年ねんの気候変動きこうへんどうまで、 「いつのデータか」 が必かならず重じゅう要ようになります。

段だん階かい	やること
① 観測かんそく	機器きで数すう値ちや画が像ぞうを得える
② 補正ほせい	機器きのくせや誤差ごさをひく
③ 解析かいせき	グラフ・地図ちず化か、 統計とうけい処しょ理り
④ モデル化モデルか	物理ぶつりの法ほう則そくで説せつ明めい
⑤ 検証けんしょう	別べつの観測かんそくで確たしかめる

シミュレーションとコンピューター

地ち球きゅうや宇宙うちゅうの現象げんしょうは、 実験じっけんできない代かわりに コンピューターの中なかで再さい現げん できます。 気象きしょう予報よほうや気候きこう予測よそくは、 大気たいきの流体力学りゅうたいりきがくをコンピューターで解といた結けっ果かです。 高度こうどなシミュレーションは 数すう百ひゃく万まん行こうのプログラム と スーパーコンピューター で行おこなわれます。

大事だいじ: シミュレーションは 「観測かんそくで検けん証しょうされたとき に信しん頼らいできる」 というルールがあります。 「コンピューターが言いっているから正ただしい」 ではなく、 「観測かんそくと合あうから正ただしい」 と考えかんがえます。

4. 単位たんいと桁けた数すうの感かん覚かく

地学ちがくでは 人じんの感かん覚かくをこえる大おおきさや時じ間かん が出でてきます。 「桁けた数すうけたすう」 でとらえる練れん習しゅうが必ひつ要ようです。

距離きょりのスケール

対たい象しょう	距きょ離り	桁けた数すう
人ひとの身しん長ちょう	約やく 1.7 m	10⁰ m
富士山ふじさんの高たかさ	3776 m	10³ m
地ち球きゅうの半径はんけい	6378 km	10⁶ m
地ち球きゅうと月つき	38 万まん km	10⁸ m
地ち球きゅうと太陽たいよう = 1 au	1.5 億おく km	10¹¹ m
太陽系たいようけいの大おおきさ (海王星かいおうせい軌き道どう)	30 au	10¹² m
最もっとも近ちかい恒星こうせい (プロキシマ)	4.2 光年こうねん	10¹⁶ m
銀河系ぎんがけいの直ちょっ径けい	約やく 10 万まん光年こうねん	10²¹ m
観測かんそく可か能のうな宇宙うちゅう	約やく 930 億光年こうねん	10²⁶ m

時間じかんのスケール

対たい象しょう	時じ間かん	桁けた数すう
地震じしんのゆれ	数すう秒びょう〜分ぶん	10⁰〜10² 秒びょう
低気圧ていきあつの寿じゅ命みょう	数すう日にち	10⁵ 秒びょう
氷河期ひょうがきの周しゅう期き	数すう万まん年ねん	10¹² 秒びょう
大おおきな山やまができる時じ間かん	数すう千せん万まん年ねん	10¹⁵ 秒びょう
地ち球きゅうの年齢ねんれい	46 億おく年ねん	10¹⁷ 秒びょう
宇宙うちゅうの年齢ねんれい	138 億おく年ねん	10¹⁷ 秒びょう

地学ちがくでよく使つかう単位たんい

量りょう	単たん位い	意い味み
距離きょり	km、 au、 光年こうねん	地ち球きゅう・太陽系たいようけい・宇宙うちゅうで使つかい分わけ
時間じかん	年ねん、 Ma (百ひゃく万まん年ねん)、 Ga (10 億おく年ねん)	地質年代ちしつねんだいで使つかう
温度おんど	℃、 K (ケルビン)	絶対温度ぜったいおんどは K
圧力あつりょく	hPa (ヘクトパスカル)	気圧きあつ (1 気圧きあつ = 1013 hPa)
エネルギーえねるぎー	J (ジュール)、 マグニチュードまぐにちゅーど	地震じしんの大おおきさはマグニチュードまぐにちゅーど

5. 高校こうこう地学ちがくの学まなび方かた

物理ぶつり・化学かがく・生物せいぶつとの関かん係けい

高校こうこう地学ちがくは 「総そう合ごう科か学がく」 と言いわれます。 物ぶつ理り・化か学がく・生物せいぶつの知ち識しきが全部ぜんぶ入はいっています。

他た教科きょうかの知ち識しき	地ち学がくでの使つかい方かた
物ぶつ理り: 力ちからと運動うんどう、 波なみ、 電磁波でんじは	地震波じしんは、 海流かいりゅう、 光ひかりの観測かんそく
化か学がく: 元素げんそ、 結晶けっしょう、 反応はんのう	岩石がんせきと鉱物こうぶつ、 マグマまぐま、 大気たいきの組成そせい
生物せいぶつ: 進化しんか、 生態系せいたいけい	化石かせき、 生命の起源せいめいのきげん、 古生物学こせいぶつがく
数すう学がく: ベクトルべくとる、 指数しすう、 統計とうけい	力ちからの合ごう成せい、 マグニチュードまぐにちゅーど (対たい数すう)、 気候きこう統計とうけい

学まなび方かたのコツ

ポイント	具体ぐたい例れい
① スケール感スケールかん を大切たいせつに	「100 万まん年ねん」 を 「100 万まん倍ばい 1 年ねん」 ではなく、 1 万まん年ねんが 100 個ことイメージ
② 図ず を自分じぶんで描えがく	地球内部ちきゅうないぶや大気たいき構こう造ぞうはノートに描えがいて覚おぼえる
③ 現象げんしょうを物理ぶつり・化学かがくで説せつ明めい	「なぜ ?」 と問いとい、 法ほう則そくと結むすびつける
④ 時事じじとつなげる	気候変動きこうへんどう・地震じしん・噴火ふんかのニュースは教科書きょうかしょがらみ
⑤ 野外やがい観察かんさつ を楽たのしむ	散歩さんぽ中ちゅうの岩石がんせきや雲くもを見みて名前なまえを当あててみる

6. 安全あんぜん配慮はいりょと倫りん理り

地学ちがくは 「自然しぜん災さい害がい」 と直ちょっ結けつする教科きょうかです。 学まなぶこと自じ体たいが防ぼう災さいにつながります。

災害さいがいと防災ぼうさいの心こころがまえ

災さい害がい	学まなぶ章しょう	防ぼう災さいのポイント
地震じしん・津波つなみ	第だい 3 章しょう	揺ゆれたら机つくえの下した、 海かい岸がんなら高台たかだいへ
火山かざん噴火ふんか	第だい 3 章しょう	ハザードマップはざーどまっぷ、 噴煙ふんえんと火砕流かさいりゅう
台風たいふう・豪雨ごうう	第だい 6 章しょう	気象きしょう警報けいほうを見みる、 早はやめの避難ひなん
土砂災害どしゃさいがい	第だい 4 章しょう	大雨おおあめのあとの斜面しゃめんに近ちかづかない

野外やがい観察かんさつの安全あんぜん配慮はいりょ

岩石がんせきや地層ちそうを観察かんさつする 「巡検じゅんけん」 では必かならず守まもる:

ルール	くわしく
① ヘルメットへるめっとをつける	落石らくせきから頭あたまを守まもる
② 長そでながそで・長ズボンちょうズボン	ハチ・草くさから体からだを守まもる
③ 単たん独行どっこう動どうをしない	グループで動うごく、 先生せんせいから離はなれない
④ 崖がけの縁えんに近ちかづかない	落下らっかや崩壊ほうかいの危き険けん
⑤ 岩石がんせきは必ひつ要よう最小限さいしょうげんだけ	国立こくりつ公こう園えんなどでは採集さいしゅう禁きん止し

データ・情報じょうほうの倫理りんり

地学ちがくの情じょう報ほう (天てん気き予よ報ほう、 噴火警戒レベルふんかけいかいれべる、 地震じしん速報そくほう) は 人じんの命いのち に関かかわります。 SNS でデマを流ながさない、 公こう式しきの情じょう報ほう (気き象しょう庁・JMA、 国土地理院こくどちりいん、 NASA、 JAXAなど) を確かく認にんする習しゅう慣かんをつけましょう。

7. ふりかえり

• [ ]地学ちがくの 4 領域りょういき (固体地球こたいちきゅう・大気たいき・海洋かいよう・宇宙うちゅう) を言いえる
• [ ]中学ちゅうがくと高校こうこうの地学ちがくのちがいを説せつ明めいできる
• [ ]観測かんそくとシミュレーションが地学ちがくの主おもな武ぶ器きとわかる
• [ ]地球ちきゅうの半径はんけい・太陽たいようまでの距きょ離り・銀河系ぎんがけいの大おおきさを桁けたで言いえる
• [ ]地学ちがくが物ぶつ理り・化か学がく・生物せいぶつとつながると知しっている
• [ ]野外やがい観察かんさつと災さい害がいの安全あんぜん配慮はいりょを言いえる

この章しょうの安全あんぜん配慮はいりょ

• 地学ちがくは 自然しぜん災さい害がいと直ちょっ結けつ する。 学まなぶこと自じ体たいが防ぼう災さい
• 野外やがい観察かんさつではヘルメットへるめっと・長そでながそで・グループ行こう動どうを守まもる
• 地震じしんや噴火ふんかの速報そくほうは 公こう式しき情じょう報ほう を確かく認にん、 SNS デマに注意ちゅうい
• 国立公園こくりつこうえんや天然記念物てんねんきねんぶつエリアでは岩石がんせき採集さいしゅう禁きん止し

次じの章しょう: 第だい 2 章しょうでは、 いよいよ 地ち球きゅうの中身なかみ に入はいっていきます。 地殻ちかく・マントルまんとる・外核がいかく・内核ないかくという 4 層そう構こう造ぞうと、 そのうえで動うごく プレートぷれーと の理り論ろんを学まなびます。