地球は主に4つの層からできています。地殻、マントル、外核、内核です。大まかに言えば、地殻は薄い外側の殻、マントルはその下にある厚い岩石の層、外核は液体の金属、内核は固体の金属です。
科学者は、地球の中心まで直接掘ってこれを確かめたわけではありません。主に地震によって生じる地震波に加え、密度、圧力、温度、地球の磁場の証拠から推定しています。
地球の層をひと目で見る
- 地殻は、大陸や海底がのっている薄い外側の岩石層です。
- マントルは、地殻の下にある厚い岩石の層です。大部分は固体ですが、非常に長い時間スケールではゆっくり流動します。
- 外核は、主に鉄とニッケルからなる、金属に富んだ液体の層です。
- 内核は、地球の中心にある固体の金属部分です。
層は単純に積み重なっているだけではない理由
見落とされがちな点が1つあります。これらの層は、何でできているかという点と、どうふるまうかという点の両方で説明されているということです。たとえば、外核と内核はどちらも金属に富んでいますが、一方は液体で、もう一方は固体です。
つまり、よく見る地球の断面図は、完全にきれいな殻をはがすような実物そのものではなく、モデルだということです。それでも非常に役立つモデルですが、どんな証拠に基づいているかを意識すると、より正しく理解できます。
地殻：薄い外側の殻
地殻は地球の最も外側の層です。地球全体と比べると薄いですが、私たちが暮らしている場所であり、プレートに分かれている部分でもあるため重要です。
海洋地殻は、一般に大陸地殻よりも薄く、密度が大きいです。この違いは、海洋プレートが沈み込み帯で沈み込みやすい理由の説明に役立ちます。
マントル：高温でも流動できる岩石
マントルは地殻の下にあり、地球の厚さの大部分を占めています。主に固体の岩石であり、地球全体を包むマグマの海ではありません。
しかし地質学的な時間で見ると、マントルの一部はゆっくり流動できます。このゆっくりした動きがプレートテクトニクスを駆動し、地球内部の熱を火山活動や造山運動へと結びつけています。
核：外側は液体、内側は固体
核は、地球の中心にある金属に富んだ部分です。通常は、ふるまいが異なるため2つの部分に分けて考えます。
外核は、主に液体の鉄とニッケルからなります。その運動は地球の磁場の生成に役立っています。
内核も主に鉄とニッケルからなりますが、こちらは固体です。重要な理由は圧力です。地球のまさに中心では圧力が非常に大きいため、温度が非常に高くても物質は固体のままでいられます。
例題：地震波から外核が液体だとわかるしくみ
私たちは核を直接観測できないため、地震波は最も有力な手がかりの1つです。中心となる考え方は、P波とS波の違いです。
P波は固体と液体の両方を伝わることができます。S波は固体は伝わりますが、液体は伝わりません。大きな地震の後、地球各地の観測機器は、P波が深部内部を通過するのを検出しますが、S波は外核を通過しません。
このパターンは、外核が液体であることの強い証拠です。もし外核が固体なら、S波もそこを伝わるはずです。地球科学で地震波がとても重要なのはこのためです。直接見えない構造を推定できるからです。
よくある間違い
マントルは溶けた岩石の海だと考えること
マントルの大部分は固体の岩石です。地質学的な時間ではゆっくり流動しますが、それは地球全体を覆う液体の層だという意味ではありません。
深いほど必ず液体だと思い込むこと
内核は外核より深い場所にありますが、固体です。非常に高い圧力によって、温度が非常に高くても物質は固体のままでいられます。
地殻とプレートを同じものとして扱うこと
プレートは地殻だけではありません。地殻に加えて、剛体的な最上部マントルも含みます。
層の境界は推定されたものだと忘れること
地球の層は、1つの直接的な断面として観測されたわけではありません。地震波、密度、圧力、温度、地球の磁場のふるまいなどの証拠から推定されています。
地球の層構造が使われる場面
地球の層構造は、地質学、地球物理学、地震学、火山学、惑星科学で重要です。地震、プレートテクトニクス、火山活動、磁場の生成、そして地球内部が一様ではない理由を説明するのに役立ちます。
この考え方は、地球をほかの惑星や衛星と比較するときにも役立ちます。層構造が惑星のふるまいをどう変えるかを理解すると、より大きな問いも考えやすくなります。
次に関連する一歩を試してみよう
地球の層がプレートテクトニクスの説明にどう役立つのか、あるいはなぜS波が地球内部の一部で消えるのかを、自分なりに説明してみてください。図を実際に使える理解へ変えるには、それがたいてい最も速い方法です。