【掘削できないのになぜわかる？】地球内部構造はどのように調べる？4つの方法を解説！

ちーがくん

はかせ！以前地面は12km程度しか掘れないってはかせから教わりました。
掘削できないのにどうやって地球の内部構造を調べられるのですか？

はかせ

12mほどしか掘削できないのであれば、そこまでの構造しか分からないのではないかと思う人も多いじゃろう。
しかし、実際には地球には「地殻→マントル→核」があることなどが分かっているな。

【世界記録はたったの...】地面はどこまで掘れる？ 皆さんは、アニメなどでドリルがついた機械がいともたやすく地球を貫通するシーンを目にしたことはありませんか？ 現実で...

はかせ

よし、今回は地球内部の調べ方を4つ解説するぞ！

人類は地面のたった12kmほど、地球の深さの0.19%しか掘削できていません。

じゃあどうやって地球内部を調べてるの…？と感じた人も多いのではないでしょうか？

本記事を読めば、地球内部の調べ方について図解で学ぶことができます。モルモットたちと一緒に学んでいきましょう！

地面が12kmほどしか掘れない理由

はかせ

まずは地面が12kmほどしか掘れない理由についておさらいじゃ。

はかせ

地面を掘削していくと、地面の温度が上昇していく。
およそ100mあたり2-3℃上昇するんじゃよ。

ちーがくん

100mあたり3℃で計算すると、12kmの掘削で360℃も温度が上がってしまうんですね！

はかせ

そうじゃな。掘り進めていくごとに温度だけではなく、圧力も上昇していくんじゃ。
この超高温・超高圧が掘削を阻んでいるんじゃよ。

ちーがくん

超高温・超高圧に耐える機械が必要なんですね。

地球内部を調べる方法 代表的なもの4つ

ちーがくん

やっぱり地球内部を調べるのは不可能じゃないですか？
アニメのシーンみたいに地球貫通での調査は現実的ではなさそうですし…

はかせ

確かに掘削して調べるのは難しそうじゃな。
しかし、それ以外にも調べる方法はあるぞ。ここから代表的なもの4つを紹介するぞ。

地球の重力で調べる

はかせ

1つ目の方法は「地球の重力で調べる」ということじゃ。

ちーがくん

地球の重力ですか？
地球の重力から何が分かるんですか？

はかせ

地球の重力を調べることにより、地下にある物質の密度を推定することができるんじゃ。

はかせ

ある地域の地下にある物質の密度が大きければ大きいほど、その地域の重力は大きくなるんじゃよ。

ちーがくん

なるほど！
だから地球の重力を調べれば、地下に密度が大きいものがあるか、小さいものがあるか分かるんですね！

はかせ

そうじゃ。
実際にこの方法は地下構造を推定するだけでなく、地下にある石油などの分布を調べる際にも用いられているんじゃよ。

地震波で調べる

はかせ

2つ目の方法は「地震波で調べる」ということじゃ。

ちーがくん

地震波って、地震が起きた時に発生する波のことですよね？
地震波が地球の内部構造を知るのに役立っているんですか？

はかせ

その地域を構成する物質の密度によって、地震波の伝わる速度は異なるんじゃ。

はかせ

具体的には、物質の密度が大きいと地震波が伝わるのが速く、物質の密度が小さいと地震波が伝わるのが遅いといった性質がある。
この速度の違いを用いて、地下内部の構造を調べるんじゃ。

ちーがくん

なるほど！地震波の伝わる速さから地下の物質の密度が分かるんですね！
でも、日本は地震が多いからいいですけど、地震が起こらない地域ではこの観測方法は難しいんじゃないですか？

はかせ

確かに地震が起こる地域は限られるな。しかし、ある場所で発生した地震によるわずかな地震波も含めれば、その地震波は世界のどこでも観測できる。
そのため、地域に関わりなくこの方法を用いることができるんじゃよ。

地下の熱で調べる

はかせ

3つ目の方法は「地下の熱で調べる」ということじゃ。

ちーがくん

地下の熱ですか？
地下の熱で何がわかるんでしょうか？

はかせ

地球内部から表面に放出される熱の量を地殻熱流量と呼ぶんじゃ。
この熱がどのくらいかは、海底にさす温度計で調べることができる。

はかせ

この熱の量が多いか少ないかで、その地下の構造を知ることにつながるんじゃよ。

ちーがくん

火山の噴火や温泉など、地球の内部は高温なイメージがあるけど、その熱量がどのくらいか定量的に測られているんですね！

はかせ

これまで海底はそれほど高温ではないと考えられてきたんじゃ。
しかし地下の熱の調査により、海底にも高温の物質が広がっていることが分かってきたんじゃよ。

地磁気で調べる

はかせ

4つ目の方法は「地磁気で調べる」ということじゃ。

ちーがくん

地磁気って、地球が持つ磁石のような性質ですよね？
オーロラの仕組みについて勉強した時にも勉強しましたが、これで地下の構造が分かるとは思えませんよ？

はかせ

地磁気を調べることにより、深さ2900kmｰ5100kmというものすごい深さで起こっていることを知ることができるんじゃよ。
深さ2900kmｰ5100kmには、外核という金属の液体が存在するんじゃ。

はかせ

液体である外核が流動することにより、地上で地磁気が観測されると考えられている。
そのため、地磁気の強さやその向きを調べることで、外核の運動の状態を知ることができるんじゃよ。

ちーがくん

地磁気の強さと向きで、外核の運動の状態が分かっちゃうんですか？

はかせ

そうじゃな。外核の液体の対流の向きや強さが地磁気の向きと強さに対応している。
地磁気の逆転が起きる時には、外核の対流運動が変わっているというわけじゃ。

ちーがくん

そうだったんですね。
深さ2900kmまで掘削なんてできなくても、地磁気を調べると外核がどうなっているかが分かるんだ！

まとめ

はかせ

今回は、掘削できない地球内部をどのように調べるかについて解説したぞ。
直接掘削しなくても地球内部の構造がこれほど分かっているのは、地球の重力や地震波、地下の熱や地磁気といったものを調べているからなんじゃよ。

ちーがくん

直接掘削できなくても地下の構造を知る方法がこんなにもあったとは！最初にこれらの方法を考えついた研究者の皆さん、本当にすごすぎますね。
身近な疑問がまたひとつ解決されてよかったです。はかせ！今日はありがとうございました！

最後までお読みいただき、ありがとうございました！