地学：固体地球・地震・大気海洋・天文のデータ読解
北海道大学の「地学」は、地球内部構造とプレートテクトニクス、地震と火山、地層と地質年代、大気と海洋、天体と宇宙から出題されます。観測値や図表を与え、そこから内部構造や規模を推定させる問題が中心で、数値の意味と単位の理解が要ります。
地球内部とプレート
- P波は縦波で固体・液体・気体を伝わり、S波は横波で液体を伝わりません。S波が外核を伝わらないことが、外核が液体である根拠です。
- モホロビチッチ不連続面は地殻とマントンの境界、グーテンベルク不連続面はマントルと外核の境界。
- プレート境界では、海嶺で新しいプレートが生まれ、海溝で沈み込み、地震・火山活動が集中します。
地震
- 大森公式 d = kT（T は初期微動継続時間、k はふつう約8 km/s）。
- マグニチュード M とエネルギーは log₁₀E = 4.8 + 1.5M。M が2増えるとエネルギーは1000倍。
- 震度は地点ごとの揺れの強さ、M は地震そのものの規模で、別物です。
大気・海洋
- コリオリ力は北半球で進行方向の右向き。地衡風や偏西風・貿易風の向きを決めます。
- 地球の放射平衡と温室効果。入射する太陽放射と射出する地球放射の收支で考えます。
天体
- HR図では主系列星が左上（高温・明るい）から右下（低温・暗い）に並び、質量が大きいほど明るく高温。太陽も主系列星です。
- 赤方偏移から宇宙膨張を導き、ハッブルの法則 v = H₀d で距離と後退速度が比例します。
例題（震源距離）
初期微動継続時間が6秒の観測点の震源距離を、大森公式で求めます。d = kT = 8 × 6 = 48 km。ただし k は地下の P波・S波速度で決まる値で、1/k = 1/Vs - 1/Vp の関係があり、地域ごとに補正が必要です。
失点しやすい箇所
- マグニチュードと震度を混同する。
- P波とS波の性質（S波は液体を伝わらない）を逆にする。
- 花崗岩（大陸地殻、SiO₂ が多い）と玄武岩（海洋地殻）の区別。
- コリオリ力の向きを半球で逆にする。
- 絶対年代と相対年代、示準化石と示相化石の混同。