語源 現代英語の 単語Earth は 、中英語 を経て、古英語の 名詞eorðe から発展しました。[ 23 ] すべてのゲルマン語 に同源語があり、そこから* erþōが再構築されています。最も古い記録では、 eorðe という単語は、ラテン語のterra とギリシャ語のgē の多くの意味、つまり地面、その土壌、乾燥した土地、人間の世界、世界の表面 (海を含む)、そして地球そのものを翻訳するために使用されました。ローマの Terra (またはTellus ) やギリシャの Gaia と同様に、地球はゲルマン異教 において擬人化された女神 であった可能性があります。後期北欧神話には、 トール の母とされることが多い巨人Jörð (「地球」)が含まれていました。[ 24 ]
歴史的に、Earth は 小文字で書かれてきました。初期中英語の 時代には、「地球」という明確な意味が the earthというフレーズで表現されるようになりました。 初期近代英語 の時代には、名詞の大文字化が主流になり 、特に他の天体と一緒に言及される場合は、the Earthも the Earth と書かれました。最近では、他の惑星 の名前との類推から、単にEarth と表記されることもありますが、earth やthe earth を含む形式も依然として一般的です。[ 23 ] 現在、綴りは様々です。 オックスフォード綴り では、小文字形式がより一般的で、大文字形式は許容される異形として認識されています。別の慣習では、「地球の大気」の説明のように、名前として Earth が現れる場合は大文字で表記しますが、「地球の大気」のように the が前に付く場合は小文字を使用します。「一体何をしているんだ?」のような口語表現では、ほとんどの場合小文字で現れます。[ 25 ]
Terra TERR -ə という名前は、科学論文で時折使用されます。また、SF 小説では、人類が居住する惑星を他の惑星と区別するために使用されています[ 26 ]。 一方、詩では、Tellus TELL -əs が地球の擬人化を表すために使用されています[ 27 ] 。Terraは、イタリア語やポルトガル語のようにラテン語から派生した ロマンス語の 一部の言語で惑星の名前でもありますが、他のロマンス語では、スペイン語のTierra やフランス語のTerre のように、綴りが少し変わった名前が生まれました 。ギリシャ語の詩名Gaia ( [ ɡâi̯.a ] または[ ɡâj.ja ] ) のラテン語形Gaea (DJEE -ə ) はまれですが、ガイア仮説 により代替綴りのGaia が 一般的になり、その場合の発音はより伝統的な英語のGYE -ə です ゲイ -ə 。[ 28 ]
地球という惑星を表す形容詞はたくさんあります。アースリーという 言葉は地球 に由来しています。ラテン語のTerra は、 terran TERR -ən 、[ 29 ] 陸地 tərr- EHST -ree-əl 、[ 30 ] および (フランス語経由) terrene tə-から来ています。 REEN 、[ 31 ] 、そしてラテン語のTellus から、テルリアン teh- LUURR -ee-ən [ 32 ] とテルリック が来ています。[ 33 ]
自然史
未来 太陽が 赤色巨星 段階に入った後の、約50億~70 億年後の焦土と化した地球の姿。地球の将来は太陽の将来と密接に関係している。 11 億年後 には太陽光度が10%増加し、今後 35 億年 で40%減少する。[ 77 ]地球 の表面温度の上昇は無機炭素循環 を加速させ、CO2 濃度を現在の植物にとって致命的に低いレベルまで低下させる可能性がある( C4光合成 の場合、 約10 ppmで 1億〜9 億年 。[ 78 ] [ 79 ] 植生がなくなると大気中の酸素が失われ、現在の動物の生命は不可能になる。[ 80 ] 光度が増加するため、地球の平均気温は15億年後に100 ℃(212 °F) に達し、すべての海水が蒸発して宇宙に失われ、推定16億〜30億年以内に暴走温室効果を引き起こす可能性がある。 [ 81 ] たとえ太陽が安定して永遠に存在したとしても、地球の核がゆっくりと冷えるにつれて中央海嶺からの蒸気噴出が減少するため、現代の海洋の水のかなりの部分がマントルに沈むだろう。 [ 81 ] [ 82 ]
太陽は約10年後に赤色巨星 へと進化する。 50 億年後 。モデルでは、太陽が現在の半径の約250倍である約1 AU (1億5000 万 km、9300 万 マイル)まで膨張すると予測されています。 [ 77 ] [ 83 ] 地球の運命はそれほど明確ではありません。赤色巨星として、太陽はその質量の約30%を失うため、潮汐効果がなければ、太陽が最大半径に達したときに地球は太陽から1.7 AU(2億5000 万 km、1億6000 万 マイル) の軌道に移動します。そうでなければ、潮汐効果があれば、地球は太陽の大気圏に突入して蒸発し、より重い元素は死にゆく太陽の中心に沈む可能性があります。[ 77 ] 2026年に発表された新しい研究では、地球は太陽の漸近巨星分枝 段階を生き残る可能性が高いと示唆されています。[ 84 ]
重力と磁場
重力場 地球の重力は、地球内部の質量分布によって物体に与えられる加速度です。地球表面付近では、 重力加速度 は約9.8 m/s 2 (32 ft/s 2 ) です。地形、地質、およびより深い地殻構造の局所的な違いにより、地球の重力場に局所的および広範囲にわたる地域的な違いが生じ、これらは重力異常 として知られています。[ 156 ] 地球のヒル球 、つまり重力影響圏 の半径は約150 万 km (930,000 mi)です。 [ 157 ] [ n 8 ] これは、地球の重力の影響がより遠い太陽や惑星の重力の影響よりも強い最大距離です。物体はこの半径内で地球を周回しなければならず、そうでない場合は太陽の重力摂動によって束縛されなくなる可能性があります。[ 157 ]
月と軌道空間
月 火星偵察オービター が火星 から見た地球と月月は、地球の直径の約4分の1の直径を持つ、比較的大きな地球型 の惑星のような自然衛星 です。太陽系の中では、惑星の大きさに比べて月が最大ですが、準惑星冥王星に比べて カロンの 方が大きいです。[ 158 ] [ 159 ] 他の惑星の自然衛星も、地球の衛星にちなんで「月」と呼ばれます。[ 160 ] 月と地球は、背景の恒星に対して27.32日ごとに共通の重心 を周回しています。地球と月の系の太陽の周りの共通軌道と合わせると、新月から新月までの朔望月 の周期は29.53日です。
天の北極 から見ると、地球、月、およびそれらの自転の運動はすべて反時計回り です。地球から見ると、月は太陽とほぼ同じ見かけの大きさの円盤になるのにちょうど十分な距離にあります。太陽の直径は月の約400倍ですが、距離も400倍遠いため、これら2つの天体の角の大きさ (または立体角)は一致します。 [ 161 ] これにより、地球上で皆既日食と金環日食が発生します。[ 162 ] 軌道面は正確に一致していません。地球-月面は地球-太陽面(黄道)に対して最大±5.1度傾いています。この傾きがなければ、 月食 と日食が 交互に2週間ごとに発生することになります。[ 4 ] [ 163 ]
地球と月の間の重力による引力は、地球に月の潮汐を 引き起こします。[ 164 ] 同じ効果が月にも及ぼし、潮汐固定 を引き起こしています。つまり、月の自転周期は地球を公転する時間と同じです。その結果、月は常に地球に対して同じ面を向けています。[ 165 ] 月が地球を公転するにつれて、その面の異なる部分が太陽によって照らされ、月の満ち欠けが 生じます。[ 166 ] 潮汐相互作用 により、月は地球から年間約38 mm ( 1 + 1/2 インチ /年) の速度で遠ざかっています。数百万年にわたって、これらの小さな変化と、地球の1日が 年間約23 μs 長くなることが積み重なり、大きな変化となります。[ 167 ] 例えば、エディアカラ 紀には、 620 Ma )では、1年は400±7日で、1日は21.9±0.4時間だった。[ 168 ]
月は地球の気候を穏やかにすることで生命の発展に劇的な影響を与えた可能性がある。古生物学的 証拠とコンピュータシミュレーションは、地球の自転軸の傾きが月との潮汐相互作用によって安定化されていることを示している。[ 169 ] 一部の理論家は、太陽と惑星が地球の赤道膨らみに加えるトルク に対するこの安定化がなければ、自転軸は混沌として不安定になり、火星の場合のように数百万年かけて大きな変化を示す可能性があると考えているが、これは議論の余地がある。[ 170 ] [ 171 ]
月の起源に関する最も広く受け入れられている理論である巨大衝突仮説 は、火星サイズの原始惑星テイアが初期の地球に衝突して月が形成されたと述べている。この仮説は、月が鉄や揮発性元素を比較的少なく含み、その組成が地球の地殻とほぼ同じであるという事実を説明する。[ 39 ] コンピューターシミュレーションでは、この原始惑星の2つの塊状の残骸が地球内部にある可能性があることが示唆されている。[ 172 ] [ 173 ]
軌道と自転
軌道と位置 地球の太陽周回軌道を誇張して描いた図。軌道の極点(遠点 と近点)は、四季の極点、春分、 秋分 、夏至、冬至 とは異なることを示している。 地球は太陽から平均約1億5000 万 km (9300 万 マイル) の距離で公転しています。これにより、地球は太陽から 3 番目に近い惑星となり、内太陽系の一部となっています。その公転距離は 天文単位 (AU)の基準であり、約 8.3光分、つまり 地球から月までの距離の 380 倍に相当します。地球は平均太陽日 365.2564 日、つまり恒星年 ごとに太陽を公転しています。地球の空では、太陽は東に 1 日あたり約 1 度移動しているように見えます。これは、12時間ごとに太陽または月の見かけの直径が 1 つ分移動していることになります。この動きにより、地球が自転軸を中心に完全に回転して太陽が子午線 に戻るまでには平均 24 時間 (太陽日)かかり、これは恒星日よりわずかに長くなっています。
地球の公転速度は平均で秒速29.7827 km ( 時速 107,218 km、時速 66,622 マイル) であり、地球の直径に等しい距離、約12,742 km (7,918 マイル) を 7 分で、地球から月までの距離384,400 km (238,855 マイル) を約 3.5 時間で移動するのに十分な速さです。[ 4 ] 太陽と地球の北極の上空から見ると、地球は太陽の周りを反時計回りに公転しています。地球は、太陽系の他のすべての惑星と同様に、不変面 として知られるほぼ同じ平面上を公転しています。地球のこの平面に対する傾斜角は約 1.58° です。[ 5 ]
地球は、太陽系の他の天体とともに天の川銀河 に位置し、銀河の中心から約28,000光年離れたところを公転している。 オリオン腕 の銀河面 から約20光年上にある。[ 185 ]
軸傾斜と季節 地球の自転軸の傾きにより、太陽の周回軌道上の異なる位置で季節ごとの日照角度が変化する。 地球の自転軸の傾きは約 23.439281° [ 3 ] であり、地球の軌道 面の軸は定義上常に天の極 を指しています。地球の自転軸の傾きにより、地表の任意の地点に到達する太陽光の量は年間を通じて変化します。これが気候の季節変化を引き起こし、北半球では 北回帰線が 太陽に面しているときに夏になり、南半球では 南回帰線が 太陽に面しているときに夏になります。いずれの場合も、反対側の半球では同時に冬になります。
夏の間は日が長くなり、太陽は空高く昇ります。冬には気候が涼しくなり、日が短くなります。[ 186 ] 北極圏 より北と南極圏 より南では、一年のうち一部の期間、全く日光が当たらないため、極夜 が発生し、この夜は極地では数ヶ月続きます。これらの同じ緯度では、太陽が一日中見える白夜も発生します。 [ 187 ] [ 188 ]
天文学の慣例によれば、四季は、太陽に向かうか太陽から離れるかの軌道上の最大傾斜点である至点と、地球の自転軸が公転軸と一致する 分点によって決定されます。北半球では、現在、冬至は12月21日頃、 夏至 は6月21日頃、春分は3月20日頃、秋分は 9月22日か23日頃です。南半球では状況が逆転し、夏至と冬至が入れ替わり、春分と秋分の日付が入れ替わります。[ 189 ]
地球の自転軸の傾きは、長期間にわたって比較的安定しています。自転軸の傾きは章動 を起こします。これは、18.6 年を主周期とする、わずかで不規則な動きです 。[ 190 ] 地球の自転軸の向き(角度ではなく)も時間とともに変化し、 25,800 年周期で完全な円を描いて歳差運動します。この歳差運動が、恒星年と 回帰年 の違いの原因です。これらの動きはどちらも、太陽と月が地球の赤道膨らみに及ぼす引力の変化によって引き起こされます。極も地球の表面を数メートル移動します。この極運動には複数の周期的な成分があり、これらを総称して 準周期運動 と呼びます。この運動には年間の成分に加えて、チャンドラー揺動 と呼ばれる 14 か月周期があります。地球の自転速度も、日長変動と呼ばれる現象で変化します。[ 191 ]
地球の軌道は完全な円形ではなくわずかに楕円形であり、太陽に最も近づく点を近日点 と呼びます。現代では、地球の近日点は1月3日頃、遠日点 は7月4日頃に起こります。これらの日付は歳差運動と軌道の変化により時間とともに変化し、後者はミランコビッチサイクル として知られる周期的なパターンに従います。地球と太陽の距離の年間変化により、近日点における地球に到達する太陽エネルギーは遠日点に比べて約6.8%増加します。[ 192 ] [ n 11 ] 地球が太陽に最も近づくのとほぼ同じタイミングで南半球が太陽の方に傾くため、南半球は1年間で北半球よりもわずかに多くの太陽エネルギーを受け取ります。この効果は、自転軸の傾きによる総エネルギー変化よりもはるかに小さく、余剰エネルギーのほとんどは南半球の水の割合が高いことによって吸収されます。[ 193 ]
大気と気候 月明かり に照らされた南太平洋 の眺め。地球の大気のさまざまな層が見える。雲が影を落とす対流圏 、地平線に広がる成層圏の青い空、そして 高度約100km 、宇宙の端に ある下部熱圏の緑色の 大気光の線。 地球の大気には明確な境界がなく、徐々に薄くなり、宇宙空間へと消えていきます。[ 194 ] 大気の質量の4分の3は地表から最初の11 km (6.8 mi) 以内に存在し、この最下層は対流圏と呼ばれます。[ 195 ] 太陽からのエネルギーがこの層と下の地表を加熱し、空気の膨張を引き起こします。密度の低いこの空気は上昇し、より冷たく密度の高い空気と入れ替わります。その結果、熱エネルギーの再分配によって気象と気候を駆動する大気循環が生じ ます。[ 196 ]
大気は窒素 78.084% 、酸素20.946%、アルゴン 0.934% 、微量の二酸化炭素およびその他の気体分子から構成されている。[ 197 ] 水蒸気 含有量は0.01%から4%の間で変動するが[ 197 ] 、平均は約1%である。[ 4 ] 地球の生物圏は、 大気 を大きく変化させてきた。酸素発生型光合成 が進化し、 2.7 Gya に 、主に窒素と酸素からなる現在の大気が形成されました。 [ 62 ] この変化により好気性生物 が増殖し、間接的に大気中のO 2 がO 3 に 変換されたことによりオゾン層が形成されました。オゾン層は紫外線を 遮断し、陸上での生命を可能にしています。[ 198 ] 生命にとって重要なその他の大気機能には、水蒸気の輸送、有用なガスの供給、小さな隕石が地表に衝突する前に燃え尽きること、温度の緩和などがあります。[ 199 ] この最後の現象は温室効果です。大気中の微量分子が地表から放出される 熱エネルギー を捕捉し、平均気温を上昇させます。水蒸気、二酸化炭素、メタン 、亜酸化窒素 、オゾンは 、大気中の主要な温室効果ガスです。この熱保持効果がなければ、平均表面温度は現在の+15 ℃(59 °F) とは対照的に-18 ℃(-0.4 °F)となり [ 200 ] 、地球上の生命はおそらく現在の形では存在しなかっただろう[ 201 ] 。
外気圏 外気圏は 、大気が磁気圏へと薄くなり、地磁気場が太陽風と相互作用する場所です。[ 202 ]
熱エネルギーによって、大気圏外縁部の分子の一部は速度を増し、地球の重力圏から脱出できるほどになります。これにより、大気はゆっくりと着実に宇宙空間へと失われていきます 。固定されていない水素は 分子量が 小さいため、脱出速度 に達しやすく、他のガスよりも速い速度で宇宙空間に漏れ出します。[ 203 ] 水素の宇宙空間への漏出は、地球の大気と地表が当初の還元 状態から現在の酸化状態へと変化する一因となっています。光合成は遊離酸素の供給源となりましたが、水素などの還元剤の喪失は、大気中に酸素が広く蓄積するための必要条件であったと考えられています。[ 204 ] したがって、水素が大気圏から脱出する能力は、地球上で発達した生命の性質に影響を与えた可能性があります。[ 205 ] 現在の酸素が豊富な大気では、ほとんどの水素は脱出する機会を得る前に水に変換されます。その代わりに、水素の損失の大部分は、上層大気中のメタンの破壊によるものです。[ 206 ]
上層大気 地球の夜側の上層大気は、下から見ると残光 の帯として現れ、対流圏を 雲のシルエットとともにオレンジ色に、成層圏を 白と青に照らしています。次に、中間圏 (ピンク色の領域)は、宇宙空間の端と 熱圏 の下端(見えない)の約100キロメートルにある、最も低い大気光 のオレンジ色と淡い緑色の線まで広がっています。さらに、数百キロメートルにわたって緑と赤のオーロラ の帯が続いています。 対流圏より上の大気である上層大気[ 207 ] は、通常、成層圏 、中間圏 、熱圏 に分けられます[ 199 ] 。各層は、高度による温度変化率を定義する異なる気温減率を持っています。
成層圏にはオゾン層があり、これは紫外線から地表を部分的に遮蔽する成分であり、地球上の生命にとって重要である。カーマン線は 、地球表面から100 km (62 mi)上空と定義され、大気と 宇宙空間 の境界の暫定的な定義となっている。[ 208 ]
対流圏 対流圏は、上層大気の成層圏の下に位置し、地球の表面(ペプロスフィア を含む)のすぐ上にあります。そのため、地球の表面の天気や気候を司る大気層です。その高度は緯度によって異なり、極地では8 km (5 mi) 、赤道では 17 km (11 mi) ですが、天候や季節要因によって多少変動します。[ 209 ]
地球の海面における大気圧は平均101.325 kPa ( 14.696 psi) であり、[ 197 ] スケールハイト は約8.5 km (5.3 mi) である。[ 4 ]
注記 ↑ すべての天文量は、永年変化 と周期変化の 両方によって変動します。ここに示されている量は、周期変化を無視した、 J2000.0 時点における永年変化の値です ↑ 遠日点 = a × (1 + e )、近日点 = a × (1 – e )、ここでa は軌道長半径、 e は軌道離心率です。地球の近日点と遠日点の差は 500 万キロメートルです。 —ウィルキンソン、ジョン (2009)。『新太陽系の探査』 。CSIRO 出版。p. 144。ISBN 978-0-643-09949-4 。 ↑ 地球の円周 はほぼ正確に40,000kmです。 これは、メートルがこの測定値、より正確には極と赤道の間の距離の1000万分の1を基準に校正されたためです。 ↑ 自然の変動、棚氷 に関する曖昧さ、 垂直基準面の マッピング規則のため、陸地と海洋の被覆率の正確な値は意味を持ちません。2015年3月26日にWayback Machineに アーカイブされたVector Map とGlobal Landcoverデータセットのデータに基づくと、湖と河川の被覆率の極値は地球表面の0.6%と1.0%です。南極 とグリーンランド の氷床は、それらを支える岩石の多くが海面下にあるにもかかわらず、陸地としてカウントされます。 ↑ 地域によって異なる 5kmと 200km 。 ↑ 地域によって異なる 5kmと 70km 。 ↑ 地球をビリヤードのボール ほどの大きさに縮小すると、大きな山脈や海溝などの地球の一部の地域は小さな凹凸のように感じられるだろうが、大平原 や深海平原 を含む惑星の大部分はより滑らかに感じられるだろう。 [ 139 ] ↑ 地球の場合、ヒル半径 はR H = 1 ( m 3 M ) 1 3 {\displaystyle R_{H}=a\left({\frac {m}{3M}}\right)^{\frac {1}{3}}} ここで、m は地球の質量、a は天文単位、M は太陽の質量です。したがって、AUでの半径は約( 1 3 ⋅ 332 、 946 ) 1 3 = 0.01 \displaystyle \left({\frac {1}{3\cdot 332,946}}\right)^{\frac {1}{3}}=0.01} 。 ↑ 2018年1月4日現在、米国戦略軍は合計18,835個の人工物体(ほとんどがデブリ)を追跡している。参照: Anz-Meador, Phillip; Shoots, Debi, eds. (2018年2月)。 「衛星ボックススコア」 (PDF) 。Orbital Debris Quarterly News。22 ( 1):12。 2019年4 月 2日のオリジナルから アーカイブ (PDF) 。 2018年 4月18日 取得 。 ↑ これらの数値の最終的な出典では、「平均太陽時秒」ではなく「UT1秒」という用語が使用されています。 — Aoki, S.; Kinoshita, H.; Guinot, B.; Kaplan, GH; McCarthy, DD; Seidelmann, PK (1982). "The new definition of universal time". Astronomy and Astrophysics . 105 (2): 359– 361. Bibcode : 1982A & A...105..359A . ↑ 遠日点は近日点までの距離の103.4%です。逆二乗法則により、近日点における放射エネルギーは遠日点におけるエネルギーの約106.9%になります。
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外部リンク 地球 – プロフィール– 太陽系探査 – NASA 地球観測所– NASA 地球 – 動画 – 国際宇宙ステーション: YouTubeの動画(01:02) – 地球(タイムラプス) YouTubeの動画(00:27) – 地球とオーロラ (タイムラプス) Google Earth 3D、インタラクティブマップ 太陽、地球、月系のインタラクティブな3Dビジュアライゼーション GPlatesポータル(シドニー大学)