地殻の熱侵食

　今回は、マントルの流れと、地殻の熱侵食の話です。
　まずは、図を見てください。


　実は、地殻が熱によって一番浸食されやすい部分は、プレートとプレートの境界です。それは、境界部分が、一番、隙間が上にくるから。

　家の中でストーブをたいた場合、特に、周りからあおいだりしない限り、温かい空気は上に滞留したままになりますね。これと同じ現象がマントルで起こる、と考えましょう。この温まったマントルが上に滞留する状況が、図１です。マントルの隙間にまで到達した温かいマントルは、この隙間に到達した後、冷えるまで滞留します。要するに、温度が高いままだと、密度が低いため、下に降りていかない状況になります。そして、冷やされると次に温まったマントルがそこに入れ替わり、温度の低いマントルは、上にあがってこれません。こうやっているうちに、このプレート境界で、熱による浸食が起こります。要するに溶けて流れ出ていくわけです。
　これとは逆に、プレートの下部では、冷えたマントルによって、地殻の形成が進みます。
　これが基本形。

　そして膨張期には、この熱侵食の部分がより下部まで進み、収縮期には形成部部がより上部まで進んでくるということです。

　さらに昨日の記事で、小さいプレートが危ない、と言った根拠が図２になります。
　実は、プレートが小さいということは、マントルに沈み込んでいる部分も小さくなります。すると図２のように、天井が少し高くなるような状況になり、温まったマントルの滞留部分ができるということになります。すると、熱による浸食が他の部分より大きくなります。当然、小さなプレートと接している比較的大きなプレートも、その境界部分では、他よりも浸食がすすみやすくなります。

　アラビアプレートでは、情報は「島ができた」というくらいなのですが、フィリピン海プレートでは、その周囲の噴火が半端ない。インドネシアでも日本でも数多くの噴火が起きていますよね。ひょっとすると御嶽山の噴火も、この影響なのかもしれませんね～。

「膨張・収縮」と「プレートの形成」

　昨日の続きですが、地球の膨張・収縮が現在のプレートの形成に大きく影響しているとみています。というのは、７月１９日・２７日に書いたように、もともと小さな塊がくっついて大きなプレートを形成したならば、この塊を接着する時期があっただろうということなんです。
　それが収縮期です。
　要するに、熱を奪われたマントルが固体化していき、どんどん地殻を形成していったということですね。そして、その際、塊同士をどんどん結び付けていったということです。

　そして、その後に膨張期が来ます。すると、収縮期でつながった大きな塊のうち、接着部分が薄かったり、弱かったりする部分が、今度は引き離されます。また、その中で比較的小さな塊は溶けて、マントルに吸収されます。
　この繰り返しが何度か行われているうちに、現在のプレートの形になったと考えているんです。

　さて、ここから先の話は「ちょっとバカげているんじゃないの？」と思う方も出てくるとは思いますが、ちょっと思い切って書いてみようと思います。

　現在、膨張期に入っているということは、ひょっとしたら、どこかでプレートの引き離しが起こる可能性があるんです。そして、ちょっと危ないんじゃないか、と思っていることが２つあります。

　一つは、比較的小さいプレートは、マントルの熱の影響を受けやすいということ。そのプレートはフィリピン海プレートとアラビアプレート。そして、これ、偶然かもしれませんが、この２つのプレートの近くでは、新たに島ができるという同様の現象が起こっています。このメカニズムについても、自分では考えていることがあるので、後でお話ししようと思いますが、このくらい、マントルが地表付近まで上昇してきているということを表しているのではないか、と思ってます。
　すると、これから先、マントルと触れている部分がどんどん小さくなっていくことが考えられます。ここで、氷を考えてほしいのですが、水の上に氷を浮かべて、全体が小さくなると、水面に出ている部分がどんどん少なくなります。これ、地殻に直すと、プレートの沈み込みが起きるということになります。したがって、水面に出ている部分が水没してしまう可能性がある、ということになります。

　もう一つはプレートの引き離しに関してですが、引き離しの起き方は大きく２通り。１つは、大地震で一気に離れる場合。もう一つは、徐々に離れていく場合です。
　そこで、今回の熊本地震ですが、実は、中央構造線より北側は、比較的西よりの動きで緯度に対してほぼ平行に動いているのに対し、中央構造線より南側は若干南西よりの動きで、構造線を境にして、少しずつ離れていくような動きをしているようです（GPS観測による）。
　そして、こういう動きが、実はプレート引き離しの動きなのではないか、と考えています。
　と言っても、今すぐどうのこうのと言う話ではなく、何十年・ひょっとしたら何百年という単位で、考えなければならないものですが、そのスタートになっているのかもしれません。
　今後の動きがどうなるのか、というのは注目すべきで、おそらく、地球の歴史を語るうえで、非常に重要なものになる可能性をはらんでいる、と思っています。

地球の膨張と収縮

　地球も中心部で熱を発しているわけですから、太陽と同様に「膨張・収縮」すると考えるのが妥当でしょう。要するに反応が活発になると膨張、反応が鈍くなると収縮という状況になります。
　このときのそれぞれの状況をざっくりと書くと

＜膨張＞
　熱量が多くなり、地殻部分の生成より融解の方が大となります。その結果、地殻全体が沈み込み、地殻全体の面積も縮小傾向になります。また、地殻が薄くなるので、マグマの熱も地表に伝わりやすくなります。

＜収縮＞
　熱量が少なくなるので、基本的に膨張の逆の傾向になります。地殻の生成が進み、全体的に地殻が収縮するため、プレート境界での圧力が強くなります。

　
　この現象、もう少し具体的に書いていきますが、まずは「収縮」の方から。
　屈斜路湖で「お神渡り」という現象があります。これどういうものかというと、湖に張った氷が周りの圧力に押されて盛り上がってしまう現象。要するに、氷があまりにもたくさんできたため、お互い押し合って、ドンと一気に盛り上がってしまう現象です。地球でもこれと同じ現象が地殻で起こる、と考えるとわかりやすいのではないでしょうか。
　すなわち、地殻の生成が進むと、表面を覆いきれないほどの地殻ができてしまい、さらに、球形で収縮すると、地表にかかる圧力が平面の場合に比べ強くなります。この結果、あふれた地表がドンと盛り上がってしまうと山脈ができる、ということになります。
　山脈のメカニズムについては、のちにもう少し詳しく書くつもりですが、今は、こんな感じでとらえておいてください。

　そして、膨張です。
　この場合、収縮と逆で、地殻が薄くなり、マグマが地表近くまで上がってきます。そのため、地表にその熱による影響が出やすくなります。
　一つは、地中のマグマの融解現象が、地表近くで起こるため、有感地震が増える。
　もう一つは、マグマが膨張し、さらに地表に近づいているため、地表にマグマが噴出しやすくなっている。いわゆる「噴火」が増える、ということです。

　ご存知のように、最近は世界各国で火山の噴火が相次いでいます。地震も大きいのがあったり、群発地震も多発しています。ですから、自分は、今、地球の膨張期に入っているんだと思っているんですよ。
　そして、地球温暖化と言われていますが、本当の原因は、二酸化炭素の増加ではなく、地球内部の温度が上がり、地表が薄くなってきているため、その熱の影響で気温上昇が起きているとみています。

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　今回は７月２３日の内容の続き。地球内部で発生する「フレア」についてです。

　前述の、地球の内部には「プチ太陽」が入っているという仮定での話ですが、もし、そうであるならば、太陽と同様の「フレア」のような現象が起こるだろう、ということです。もちろん、中心では核融合などの発熱反応が起こっているので、爆発のような現象が起こるだろうということは、想像に難くありません。
　そして、これは熱の塊のような～風船が浮かんでくるような状況で地表に向かって浮かんでくるようになります。

　当然、他の部分より、温度が高く、その分、密度が小さいわけですから、他の部分より早く地表に向かって進んできます。その動きは、東西方向では、当然、自転の関係で東から西に向かって移動してきます（７月２５日記事より）。ところが、南北方向については、通常のマントルとは逆の動きをします（７月２６日記事より）。
　なぜかというと、南北方向の動きには、遠心力が絡んでいるためで、この場合、密度の大きいものがより外周に寄ろうとします。そうなると、周りに存在している温度が低く密度の高い部分がより赤道に近づこうとするため、その周りのマントルに押され、この熱の塊は、南から北に向かってシフトしていきます。
　ですから、この熱の塊は、北西方向に向かって流れることになります。

　そして、この熱の塊は、地殻に到達すると、他の部分より多く地殻の下部を溶かし始めます。その際、地殻の接着面を溶かし、最初にできた地殻の塊を乖離させるときに地震が発生します。この塊はその後、北西方向に進んでいきますから、この北西方向に向かって地殻の乖離現象が起きやすくなります。そのため「地震の通り道」のような現象が起きるわけです。

　今、自分が想像しているのは、西ノ島の噴火を起こしたのは、この「地球フレアによる熱の塊」で、それが北西方向に進み、関東圏の地震か、もしくは熊本の地震を誘発しているのではないか、と思っているのですが。

　ちなみに、この現象が、「ホットプルーム」が存在する根拠の一つになってしまったのではないかと思っています。でも、これ明らかに「対流」ではありません。ですから、ホットプルームは存在しないのです。

プレートの生成と地震

　７月１９日、２０日の記事で、地殻の生成について書きましたが、今回はその続きです。

　元々小さな塊ができて、それが集まってたところで、マグマがその塊の隙間を埋めてプレートを作る訳ですが、もちろん、自転や塊同士の圧力があるわけで、比較的小さい塊は、上に押し上げられたり、下に沈められたりして、生成段階ですでに地殻の厚さは均一にはなりません。

　そして、プレート内で起こる地震というのは、大きく分けると２種類。この最初にできた塊の崩壊によっておこるものと、塊の隙間のいわば接着剤の役目をしている部分で起きるものです。そして、基本的に、最初にできた塊の方が丈夫で崩壊しづらいはずですから、隙間部分で起きる地震の方が圧倒的に多いだろうという事です。

　例えば　プレートに押す力が働いた場合。
　このケースでは、塊が圧力によってつぶれるという現象が起こる場合と、接着部分が圧力に耐えられなくて塊同士が横滑りを起こしてしまう場合と、大きく分けて２つ。
　もう一つはプレートを引っ張る力が働いた場合。
　このケースでは、よほどのことが無い限り、接着面がはがれて起きる地震だけになろうかと思います。

　今回の熊本地震、そして、今起きている伊豆諸島の群発地震は、自分はこの「引っ張る力」で起きた地震ではないかと思っています。
　というのは、押す力が働いで起こる地震であれば、一度崩壊した部分が滑ったあと、どこかに引っかかって、それ以上動かなくなるようになるだろうと思うんですね。ところが、引っ張られる力が働くと、接着面に隙間ができますから、引っかかりが少なくなる。だから、いつまでもずれ続ける可能性が高いんです。ですから、基本的に群発地震というのは、上記の「引っ張る力」によるものである可能性が高い、と考えていいと思います。

地球内部の動きって？

　７月２１日の記事で地球の自転の関係と「天気」「偏西風」のことを書きましたが、今回はそれに地球の中心とマントルの動きを加えてみようと思います。そして、今回も、一番早いところがあって、何らかの影響で他の部分の回転が遅れる、というスタンスで行きます。

　そもそも、回転の力を与えているのは、地球の中心部。その引力によって、外周部分が回っているという発想なんですが、そうなると、一番早く回転しているのは、地球の中心部ということになります。
　その次に早いのは、中心に接触して直接回転力をもらって動いているマントル下層部。次に、一番、摩擦や抵抗の少ない、大気の部分。次に地殻。次にマントル中・上層部、と大雑把に考えることができます。
　「大気」と「地殻」については、７月２１日で比較しましましたので、ここでは省略。今回はマントルと地殻を比較してみます。

　これは、単純に水中と水面ではどちらが速いかという話ですね。普通の船と潜水艦では圧倒的に潜水艦が遅い。それは水の抵抗の方が強いから。となると、液体の上に浮いている地殻とマントル自身ではどちらが速いかとなると、これは同じ推進力を与えられた場合、抵抗の少ない地殻の方が速く動くという結論です。
　ただ、マントルをさらに細かく分けると、中心に近いところでは、中心に引かれて地殻より早く回っている部分があると思いますが、それが次第にゆっくりとなり、地表近くではマントルの方が地殻より遅れるという考え方です。

　これを地表から見ると、大気は西から東に向かって流れることになり、地表のすぐ下のマントルは、東から西に向かって流れるように見える、というわけです。東西方向では、このような動き方をしている、と考えています。

地球内部の熱の動きってどうなっているんだろう？

　昨日・一昨日と、地球の内部について書きましたが、今回は「熱」に関する話。
　それで、ここでも「プチ太陽」の関係からお話を進めますが、自分、天体の構造っていうのは、多少、集まっている物質に違いはあっても、基本構造は同じではないか、って考えているんです。ですから、太陽も、表面が冷却されるよりも多く熱量を発しているから燃えて見えるだけで、反応が弱まって、熱量が小さくなると地球と同じように、表面に地殻のようなものができるだろう、って考えているんですね。そして、先に地殻ができてしまったのが「地球」というわけです。
　そうなると、地球内部の熱放射を考えるには、太陽の状況をそのまま当てはめればいい、ということになります。

　さて、太陽の表面がどうなっているか、というと、多少、周囲よりも温度が低い「黒点」ができるようなこともありますが、基本的にほぼ同一の熱量である、ということですよね。もしも、部分的に熱量に大きな差があるのであれば、黒点ではなくもっと大きな「黒面」になって、しかも黒点のように消滅することはなく長期的に存在するはずなんです。
　さらに、内部がマグマのような液体状であれば、気体よりも物質の移動がゆっくりとなり、それにより全体の熱量が均一になりやすい、ということになります。

　それに対し、地表では、対流が起きています。どうしてか、というと、これは「温められる熱量が場所によってちがうため」。地表は太陽の熱で温められ、それが赤道と極点では熱量に差があり、また、海洋と地表でも差があり、という温度差が生じるためで、それによって上昇気流・下降気流が発生するわけです。
　ところが、地球内部はその太陽熱の影響はほとんど受けません。地表に出てきたマグマの温度は９００～１２００（もしくは１６００）度。それに対し、地球の気温はよほどのことが無い限り５０度を超えるようなことは無いわけで、さらにその熱が地表を通過し、マントルに影響を与えるとは、熱量的にも考えずらいんです。
　したがって、これだけ均一の状態では、熱によるマグマの対流～地表と同様の上昇流・下降流～というのは、存在しないと考えた方がいいんですね。

　これ、実際には「お風呂」を考えればいいんですが、一部から温水が出てくる場合（お湯をためる式のお風呂ではお湯が出てくる蛇口・沸かす式のお風呂では温水が出てくるところ）、そこだけしか熱が出てこないわけですから、対流が起きます。でも、お風呂の底全体を温めたら、温水が上に上昇していくだけで、温めムラがあるところで若干の横の熱移動はあるかもしれませんが、それだけでは対流となるような大きな流れは基本的に作れないということなんです。

　とういことで、基本的に、中心で温められた物質が上昇するときに、分散・拡散し、熱を伝えるような動きが、全体的に起きていると考えるのが「基本形」なんです。したがって、地表と同様の対流が起きているとする「ホットプルーム・コールドプルーム」なんていうものは、存在しない。現実的に「コールドプルーム」はその存在が証明されていないんですが、そもそも無いんですから。
　そして、ホットプルームが存在するという仮説になった現象は、実は、他に理由があるんです。それについては、もう少し後でお話ししますね。

地球の内部ってどうなっているんだろう？

　昨日のお話で、地球の中には「プチ太陽」が入っている、という事を書きましたが、その続きと思ってください。

　さて、太陽にはコロナがあります。ということは、地球の内部にも、そのコロナと同様、中心部分で発生した熱が伝わる部分が、中心の外周に存在するはずです。当然、中心部分は回転していますから、基本的に太陽の周囲にあるコロナを実測して見えるのと同じように、境界線に多少のひずみはありますが、全体的には、ほぼ、均一の厚さで存在していると思っていいでしょう。
　ここでは、中心部分に寄ってきた比重の大きな物質が、熱による膨張で、密度が低くなって上昇していったり、中心部分の核分裂により発生した比重の小さな物質が上昇していったり、そして、それと入れ替わり、比重が大きく熱をまだ受けていない物質が中心に近づく、という物質の交換が行われている、と考えるといいと思います。

　そのコロナに当たる部分の外周にマントルがあります。ここでは、マントル内の比較的比重の大きな物質が中心近くに、比重の小さな物質が地表近くに存在するようになります。
　すると、中心付近で熱せられた比重の大きい物質は、ある程度まで上昇すると、それより先は比重が小さくなってしまうので先に行きづらくなってしまいます。結果、そこでは熱を伝えるのみで、また、下降していって中心近くに戻る。また、中心部分で発生した比重の小さめの物質は、そのままずっと上昇して地殻付近まで来ます。

　また、中心部分では、太陽で言うところの「フレア」「プロミネンス」のような状況も起きます。要するに、爆発のようなことが起きると考えられます。そうすると、コロナのように平均的に温められるのとは別に、一部のみが高温状態になって、上昇することが考えられます。当然、他の部分と同様の熱交換・物質交換が行われますが、他の部分より高温であるため、他の部分よりも早く熱や物質が移動します。
　ただし、地球内部は液体ですから、この場合、熱の塊が移動する。表現は悪いのですが、お風呂の中でおならをしたような感じで、熱の塊が浮いてくる、という状況になるはずです。

地球の中心って、どうなっているんだろう？

　結論から言うと、自分は地球の中心には「プチ太陽」が入っていると思っています。

　理由は簡単。一つは、地球内部が液体のままである以上、発熱する存在があるということ。もう一つは、天体で発熱しているものは、太陽だから。
　話によると、もしも発熱する存在が無ければ、地球が今の姿になるのに２０００万～３０００万年くらいなんだそうです。ところが実際は４６億年なんですよね。だから、発熱する放射性物質が地球の内部にたくさんある、と考えるのが自然。

　ただ、問題はここからで、地球内部に向かって引力が発生していて、現在の段階で見つかっている元素はすべてに引力が働きます。要するに、現存しているどんな重い物質も引っ張られるということですね。
　となると、そんな質量の物資まで引っ張ることができるのなら、それより質量の大きな元素が地球内部に存在しないとならない。それも、同程度の質量であれば、重力に対して反作用が働きますから、地球内部の物質も地表方向に向かって引っ張られることになります。でも、そういう現象が見られないことを考えると、思った以上に質量の大きい元素が存在しなければならない、ということになります。原子番号で言うと２００とか３００とか、場合によっては１０００とか！？

　先日、原子番号１１３番の「ニホニウム」が認められましたが、この生成方法は、加速器で元素を加速させて別の元素にぶつけるというものでした。ただ、そのぶつかった際の力の具合によって、原子核が単にぶつかって玉突きのようになっておしまいだったり、破壊してチリヂリになってしまったり、適正な速度にするのに相当苦労したそうです。そして、できたとしても一瞬で核分裂を起こしてしまう、ということでした。
　ただ、地球の中心部分だと、回転しているため、かなりの速度で物質が運動しているはずですし、圧力も高いはずですから、ぶつかった衝撃で陽子が飛散することもある程度防ぐことができるはずです。また、生成された際の核分裂も、地表で行う状況よりははるかに抑えることができるんじゃないか、とも思っていますし、ひょっとすると、地表とは環境が違い、高温・高圧下だと比較的安定するという元素があるのかもしれません。
　ちなみに、太陽は水素とヘリウムでできているという話がありますが、自分は、これ、核分裂を起こした後の、いわば燃えカスのようなものが観測されているだけで、実際は、太陽の内部にも高質量の元素が存在しているんじゃないかと思っています。

　現在、さらなる新元素を生成させようと、研究チームが動いているそうですが、おそらく高圧下で元素同士をぶつけると、もっと早く新元素を作ることが可能じゃないかな、と思っていますが、高圧下で加速すること自体が、相当困難なんだろうなとも思っています。
　日本の研究チーム、頑張れー！！！！！

「地球の自転」と「偏西風」

　自分が子供のころ不思議に思っていたことのもう一つが「天気」と「偏西風」。
　どうしてかと言うと、普通、コマのように、固体で出来た物は、中心を一回転させると、周囲も一回転します。また、液体の場合、洗面器に水を張って、中心を指でぐるぐる回すと、中心を速く回しても周囲はゆっくりとしか動きません。当たり前ですよね。要するに、物体を回したときの周囲の動きは、力が発生している中心と同じか、それより遅くなるはずなんです。
　ところが、天気や偏西風って、おかしいんです。地球は東に向かって自転しているのですが、そうなると、その周囲の大気は、基本的に気体ですから、どう考えても地球の自転と同じか、それより遅く回るはずなんです。ところが、天気は西から東に向かって進んでいる。偏西風も西から東に吹いている。どう考えても、地球の自転よりスピードが速いんです。おかしいと思いませんか？

　そこで、ここは発想を転換してみました。元々は天気や偏西風の方が、実際の自転の速さに近く、地殻はそれより遅れて回っているんだという具合。

　地球には引力があるため、外周の物体は中心に引き付けられて回るため、本来、ほぼ固体を回したのと同様に動こうとするはずです。ところが、例えば、地殻だとマントルとの摩擦などで、実際の自転の力にブレーキがかかり、結果、地球の自転のスピードより遅くなっているのではないか、ということです。また、大気で言うと、地表との摩擦や気圧、太陽の熱による気流の発生など、地表に近いところの方が、ブレーキがかかりやすく、地球から離れたところの方がスムーズに流れやすいということです。結果、天気は、地表から見ると「西から東へ」、
当然、偏西風も「西から東へ」吹くように感じられる、ということなんです。