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Index  その一　その二　その三　その四

地球のはなし（その一）

1 地球はなぜまるいの top

　かたまりが充分大きくなると、それらには強い引力がはたらくようになりますから、塵や石ころをいっそう吸いつけるようになります。
　地球やその他の兄弟惑星は、こうして雪ダルマのように太ってできたものと考えられています。
　さてみなさん、ここでちょっと考えてみましょう。引力の作用でものがだんだんより集まっていくとき、どんな形になるのが一番自然だと思いますか。
　それはまさに“球”なのです。
　引力は物体の重心のまわりに一様にはたらきますから、引力にひかれて集まってきたものは、平均してどの方向にも同じように積もると考えることができます。
　すると結局のところ、塵や石ころは少しでもせまいところにいっぱいつまるような形に集まるでしょう。
　球は体積が最大で表面積は一番小さい性質をもっていましたね。
　塵や石ころはいきつくところ、こうした形に集まっただろうと考えられるわけです。
　太陽のようなガス体でできている星も、宇宙空間に雲のようにちらばっていたガスが、だんだんより集まってきて、一つの星にまとまったものです。
　ガス体ならば、形を変えることは自由自在ですから、どんな形の星ができてもよさそうですが、角ばったガスの星なんてなさそうですね。
　やはり、ガス体が引力によってまとまりやすくなるのは、球の形なのです。

　じつは、星がまるくなるためには、引力が相当強くないと（つまりかなり大きな体でないと）いけません。
　塵や石ころが集まるにしても、あまり小さな星のままだと引力か弱くて、まるい形にはならないのです。
　では、まるい星といびつな星の分かれ目は、どれくらいの大きさの星なのでしょう。
　それは大まかにみて、半径が二百キロメートルくらいと考えられています（その根拠は誠文堂新光社刊『モリモトおじさんの宇宙のはなし』の“まん○惑星と凸凹惑星”をみてください）。
　地球は、半径約六千四百キロメートルもの大きさに成長したので、フォボスのようなジャガイモ形にはならないで、立派な球形の惑星として誕生したのです。
　なお、小さな衛星や小惑星のなかには、生まれたときからいびつな形をしているだけではなく、衝突によってこわれた破片そのままといってよいような形のものもかなりあります。

2 地球の大きさをはかる top

　このことは、ふだんは底の見えない深い井戸が、夏至の日の正午にだけ底が照らされ、太陽の姿がうつることによってわかったのです。
　ちょうどこれと同じとき、アレキサンドリアでは、太陽は真上にはこないで、天頂から七度十二分だけ南へよったところを通りました。
　このことは、地面に立てた棒の影の長さによってわかりました。
　いま、シュネとアレキサンドリアが同じ子午線（しごせん）上にあるとすると（これは地球を真っ二つに切った断面に相当しますね）、以上の関係は図3のようになります。
　つまり、七度十二分というのは二つの町をはさむ地球の中心角になり、これはうまいことに地球の全周（三百六十度）の五十分の一です。
　そこで、これに対応するアレキサンドリアとシュネの間の距離をはかって五十倍すれば、地球の全周（子午線の長さ）が求まることになります。
　エラトステネスはいろいろな方法で、二つの町の間の距離を五千スタジアと求めました。
　スタジアというのは古い距離の単位で、一スタジアは約百五十七メートルに相当するそうですから、
　五千（スタジア）×五十×百五十七（メートル）＝三万九千二百五十（キロメートル）　となります。
　現在わかっている地球の全周は約四万キロメートルですから、これはおどろくほど正確な値といっていいでしょう。
　地球の大きさの測定は、その後も多くの人によって試みられてきましたが、測定の原理そのものは、今日でも変わっていないのです。
　地球の全周がわかれば、直径を求めることはやさしいですね。全周の四万キロメートルを円周率（パイ＝約二・一四）で割ればよいわけですから、直径はほぼ一万二千八百キロメートル（半径は約六千四百キロメートル）となります。
　どうです。私たちにとっては、地球はとてつもなく大きなものにみえますね。

3 ミカン型かナツメ型か top

　振り子かふれる時間（周期）は、重力が小さいばど長くなりますから、このことは、赤道付近のほうがパリよりも少し重力が小さいことを意味していますね。
　つまり、赤道に近いほど遠心力の彭響か出ていると考えることができます。
　ところが、くわしく計算してみると、時計の実際の遅れは、遠心力だけでは説明しきれないことがわかってきました。
　赤道での時計の遅れは、遠心力のせいだけだと考えるよりも大きなものだったのです。
　このことを聞いたニュートン * は、はたとひざを打ってよろこびました。
　なぜなら、その頃ニュートンは、自分が発見した万有引力の法則の理論から、地球は赤道方向にふくらんだ回転楕円体という形（いわばミカンのような形）をしているはずだと予想していたからです。
　地球が赤道方向に少しふくらんでいると、赤道のほうが極よりも地球の中心から遠いために、それだけ（遠心力を考えなくても）重力は小さくなるわけです。はたしてニュートンの考えは正しいのでしょうか。
 * アイザック・ニュートン（一六四三〜一七二七）　イギリスの物理学者・数学者・天文学者。
　　近代科学を築いた巨人のひとりで、万有引力の法則の発見で有名。

　そしてついに、ニュートンの予想が正しかったことが証明されたのです。
　さて、現在までにわかった地球の正確な大きさは、赤道半径が六千三百七十八・一三六キロメートル、極半径が六千三百五十六・七五一キロメートルです。
　両者の差は約二十一キロメートルですから、地球は赤道では両側に二十一キロメートルずつふくれていることになりますね。
　これはだいぶ大きなふくらみのようにみえますが、それでも直径一メートルの地球儀で表してみると、たった二ミリメートルくらいにしかなりません。
　地球の形はげんみつにはミカン型とはいえ、私たちの目にはまんまるに映るといってよさそうですね。

4　ヤリ投げするなら赤道で top

　みなさんは、五ガルくらいのちがいなんて、たいしたことじゃないと思うかもしれません。
　確かに、日常生活ではあまり問題にはならないでしょうが、とはいっても二百分の一くらいの差ですから、全く無視できるというものでもなさそうです。
　そこで、どんな影響が出てくるのかを考えてみましょう。
　一番よい例は、スポーツ競技の記録です。たとえば、いま赤道と北極で走り幅とびをやったとします。
　ここで、ふみきってとび出したときの地面に対する角度を三十度とし、とび出したときの速度はいつも同じだと仮定しましょう。
　すると、赤道でハメートルとんだ人は、北極では七メートル九十五・八センチメートルという結果になってしまうのです。
　同じようなことを、ヤリ投げで考えてみたらどうなるでしょう。
　これも、地面に対して三十度の角度で投げ上げたとすると、赤道で八十メートルとばせた人は、北極では七十九メートル五十八センチメートルしかとばせないことになります。

5 知っていますか“メートルの由来” top

　先に、地球の全周は約四万キロメートルあることをお話ししました。
　この数字、なんだかずいぶんきれいな、きっちりした値のようにみえませんか。
　それもそのはず、私たちが日常使っているメートルという長さの単位は、地球の大きさがもとになっているのですよ。
　長さや距離の単位は、昔から国によっていろいろなものがもちいられてきました。
　西洋ではフィート（feet.　フートfootともいう）が有名ですね。
　foot とは足の意味で、これはなるべく小きざみに歩いたときの歩幅（約三十センチメートル）にあたるものです。
　そういえば、日本でも尺（しゃく）という単位がありましたね。
　この“尺”という漢字は、手をひろげて物をはかる様子を形どったものだといわれています（ひじを曲げた腕の形からきたとの説もあります）。
　ただし、現在の一尺の長さも約三十センチメートルですから、これも歩幅を表しているのかもしれません。
　このように、長さの単位は国によってまちまちだったのですが、コロンブスのアメリカ到着（一四九二年）をきっかけに、航海による人々の交流がさかんになると、何かと不便なことが多くなってきました。
　そのため、長さの単位を国際的に統一する必要にせまられたのです。
　そこで、当時地球の測量に熱心だったフフンスが中心となって、長さの国際単位づくりがはじめられました。

　折しもフランス革命前後の動乱の時代で、測量にとりかかると戦争がはじまってしまいました。
　そのため、測量は生死をかけた難事業になったのです。

　学問的に精度の高い定義になったのはよいのですが、なんだかなじみにくい感じですね。みなさんはどう思いますか。

6 地球の中はどうなっているの top

　こうした物語がいくつも生まれたことからわかるように、昔から多くの人たちが、地球の中はどうなっているのだろうと、あれこれ空想をめぐらしてきたのです。
　では、地球の中は本当にどうなっているのでしょう。
　地球の中身を調べる一番手っとり早い方法は？　と聞かれたら、「真下にむかってどんどん穴をほっていけばいいんじゃないか」と答える人もいるでしょう。
　でもちょっと待ってください。地球の中は熱そうだし、岩石はかたいしで、穴をほるのはそう簡単なことではないのです。
　これまでにばられた深い穴の記録はせいぜい十三キロメートルくらいで、地球の半径（約六千四百キロメートル）に比べたら問題にならない深さです。
　地球をスイカにたとえれば、皮をつめでちょっとひっかいたようなものです。
　このように、地球の中を直接調べることはとてもむずかしいのですが、いろいろな手段で間接的に調べる方法ならあるのです。

　それは五千百キロメートルの深さにあり、「レーマン面」とよばれます。
　この面を境に、外側を外核、内側を内核ともいいます。
　こうして地震波の観測のおかげで、地球の内部はまるでゆで卵のような構造をしていることがわかったのです（図3）。
* Ｒ・Ｄ・オルダム（一八五八〜一九三六）　イギリスの地質学者・地震学者。地震波による地球内部構造の研究から、中心核の存在を唱えた。
Ｂ・グーテンベルク（一八八九〜一九六〇）　ドイツ生まれのアメリカの地震学者。地震波による地球の内部構造の研究で知られる。
Ａ・モホロビチッチ（一八五七〜一九三六）　旧ユーゴスラビアの地質学者。地震波の解析から、地殻とマントルの境目を推定した。
Ｉ・レーマン（一八八八〜一九九二）デンマークの女性地震学者。核を伝わる地震波の解析から、核は二重構造で、内核があることを明らかにした。

7 地球の核のふしぎふしぎ top

　隕鉄は、多くの隕石の母体となっていた小惑星（母惑星）の、芯の部分の破片と考えられているので、地球の核も隕鉄と同じようなものでできていると考えられるわけです。
　ただし、核が鉄ばかりだとすると密度が大きくなりすぎてしまうので、珪素（けいそ）や硫黄（いおう）が混じっているという考えもあります。
　また最近では、大量の水素が鉄に溶けこんでいると主張する人もいます。
　地球の核には謎が多いのですが、最近の研究の進歩で面白いことがいくつかわかってきました。

　このことから、内核だけは、地球全体の自転よりもやや速く回っていると結論されたのです。
　地球の中心部には、意外な事実が秘められていたのですね。
 * ラモント・ドハーティ地球観測所　アメリカのニューヨーク州にある、コロンビア大学付属の地学の総合研究所。
　　地質学や地球物理学の分野で多くの成果をあげている。


8 地球の中心へ夢の大旅行 top

　そうそう、エレベーターのつなが切れたのと同じことなのですから。
　地球の中心に向かって落ちていくということは、重力が地球の中心方向にはたらいていることを意味します。
　じつは重力の大きさ（重力加速度）は、地球の中心に近づくほど小さくなり、中心部ではゼロになります。
　このため、物体が落ちる速さの増加する度合（つまり加速度）も、中心に行くほど減ります。
　けれども、はじめのうちについたスピードの勢いで、カプセルは地球の中心を見事に、ヒューッと通りぬけました。
　さあ、これからは裏側へのコースです。
　今度はこれまでとは反対に、進行方向に逆らって重力が作用してきますから、カプセルのスピードはだんだん落ちてきて、裏側に出た時ちょうどストップです。
　これでめでたしめでたし、地球中心旅行は無事終かったわけですが…。
　でも、ここでちょっと待ってください。
　裏側へ出た時ちょうどそこでピタリと止まるためには、地球の中心からのトンネルの長さ（つまりは地球の半径）が、両側で正確に等しくなければなりません。
　日本の裹側はほぼアルゼンチン沖の大西洋上ですから、もし富士山のてっぺんから穴をほって裏側まで旅行したらどうなるでしょう。
　あらら大変！　富士山の高さ（三千七百七十六メートル）分くらい海面からとび上がってしまうことになります（図1）。
　穴をほるにも、ちゃんと場所を選ばなければなりませんね。