内容説明
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本書は、数理の観点を重視した新しい地球科学の入門書である。一般的な地球科学の入門書では、博物学的なスタンスで記述される本が多かったが、本書では物理学・化学・生物学に基づく普遍的な原則から地球科学の諸現象について考察していくことを重視した。このさい、本書全体を通して「数理モデル」によるアプローチを積極的に採用している。地球科学に関心のある初学者はもちろん、地球科学について一定の知識がある読者でも新しい気づきが得られるような一冊。
目次
序章 数理モデルで考える
地球科学という学問
数理モデルとは
「優れたモデル」とはどのようなものか
具体例で考える
ボックスモデルの汎用性
探究課題
参考文献
第1章 地球の大気組成と表層環境
地球の大気組成の定常性
地球の大気組成の特異性
初期地球の大気組成
地球大気の起源
地球の脱ガス史
地表温度
大気の温室効果
暗い太陽のパラドックス
グローバル炭素循環
大気中の二酸化炭素量の長期的変化
地球表層環境の安定性
外的強制力の時間変化
探究課題
参考文献
第2章 海洋における有機物の挙動
光合成による有機物の生産
一次生産
再生産と新生産
生物ポンプ
一次生産の空間分布
一次生産の時間変化
植物プランクトンの有機物組成を反映した光合成反応
光合成の制限因子
植物プランクトンによる栄養塩の取り込み
有機物の鉛直輸送
海洋深層へ輸送される有機物量
堆積物中の有機物の動態
堆積物中における有機物の無機化
探究課題
参考文献
第3章 流体の特性と侵食・運搬・堆積作用
流れの分類
流体の性質と分類
流れの状態
レイノルズ数の物理的意味
土砂粒子の分類
静水中での土砂粒子の沈降
粒径と終端沈降速度
土砂粒子の運搬の際に必要となる諸条件
土砂粒子の移動量
エクスナー方程式：侵食・運搬・堆積の相互作用
探究課題
参考文献
第4章 地層の形成過程と形成年代
続成作用
機械的続成作用
化学的続成作用
静岩圧と間隙水圧
堆積速度
機械的続成作用に伴う層厚の変化
集積速度
年代測定
U-Pb法
探究課題
参考文献
第5章 古環境変動と化石記録
化石の種類
化石の保存状態とコンクリーション
古生物多様性
化石の産出数と古生物の個体数
環境変動と個体数変動
大規模環境変動が古生物に及ぼす影響
探究課題
参考文献
第6章 地球表層における酸化還元反応
半反応
自由エネルギー
酸化還元電位
Eh-pH図と水の存在条件
鉄のEH pH 図
大気酸素濃度の変遷
縞状鉄鉱床の形成と地球環境
探究課題
参考文献
第7章 プレートテクトニクスと大山脈の形成
地球の内部構造
プレートとプレートテクトニクス
リソスフェアとアセノスフェア
弾性リソスフェアの厚さ
熱伝導による熱の移動
地球表面付近の熱源
熱伝導の時間スケール
熱対流とマントル対流
マントル対流とプレートテクトニクス
衝突型造山帯
削剥による山脈の平均高度の低下
アイソスタシー
アイソスタティックな隆起
衝突型造山帯における地殻物質の注入
ヒマラヤ山脈の実際の平均高度
他の惑星との比較
探究課題
参考文献
あとがき
索引
