1: 2016/11/20(日) 01:27:23.50 ID:CAP_USER
マントルと地球中心核の熱対流運動が相互作用し合う様子を
「マントル・コア統合数値シミュレーションモデル」により再現
―地球がゆっくりと冷えるメカニズムを解明―

1.概要

国立研究開発法人海洋研究開発機構(理事長 平 朝彦、以下「JAMSTEC」という。)地球深部ダイナミクス研究分野の吉田晶樹主任研究員らは、実際の地球のマントルと外核を想定し、球殻の外側の層と内側の層の間で粘性率が何桁も大きく異なる二層熱対流システムの高解像度二次元数値シミュレーションを実施することで、激しい熱対流運動が起こっているマントルとコア(地球中心核)の相互作用のダイナミクスに関する基本物理を世界で初めて解明しました。

私たちが住む地球の約46億年の内部変動はマントルと外核の対流運動の相互作用によって担われ、地球内部の最も外側を覆う粘性率が極めて大きなマントルの対流運動が主体的に外核の対流運動を支配していると一般的に考えられてきました。
しかしこれまで、この考えを定量的に実証した研究はなく、その物理メカニズムもよく分かっていませんでした。

本研究のシミュレーションによって、マントルと外核の熱対流運動が相互作用し合う様子を再現することに成功しました。
これにより、粘性率が桁で大きく異なる実際の地球のマントルと外核の境界(コア・マントル境界)において、熱的な交換が主として行われる「熱カップリング」という効果と、高粘性のマントルの対流がコア・マントル境界直下の外核最上部の流れを遅くする効果が働いていることがわかりました。
この両方の効果がある場合、外核の対流が非常に活発であるにも関わらず、コア・マントル境界での外核からマントルへの熱流量が抑制され、マントル対流のパターンが時間的、空間的に安定に保たれることになります。
また、地球誕生時から地球深部に蓄えられている熱が、地球の歴史を通じて“適度な効率”で宇宙空間に排出され、地球をゆっくりと冷やしている要因になると考えられます。

今後、地球誕生以降、冷却の一途にあるマントルの熱対流運動がプレート運動や大陸移動の歴史に及ぼす影響など、地球内部物理学上の第一級の未解決問題の解決に貢献することが期待されます。

なお、本研究は、JSPS科研費JP26610144(挑戦的萌芽研究)の助成を受けて実施されたものです。本成果は、米国物理学協会発行の「Physics of Fluids」2016年11月号に掲載されました。

タイトル: Numerical studies on the dynamics of two-layer Rayleigh-Benard convection with an infinite Prandtl number and large viscosity contrasts
著者:吉田晶樹、浜野洋三
所属:JAMSTEC 地球深部ダイナミクス研究分野

続きはソースで

▽引用元:海洋研究開発機構 プレスリリース 2016年 11月 16日
http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20161116/
ダウンロード (3)


引用元: 【地球科学】マントルと地球中心核の熱対流運動が相互作用し合う様子を再現 地球がゆっくりと冷えるメカニズムを解明/JAMSTEC ©2ch.net

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2: 2016/11/20(日) 01:32:43.17 ID:B/klDJRf
コズフロで太陽からの距離から冷え方試算してたが
そう単純なものでもないんだな。

3: 2016/11/20(日) 01:34:05.93 ID:cbFMPtTn
>>2
地球の地熱も計算に入れろよ

5: 2016/11/20(日) 01:59:11.71 ID:vVYy/hl1
マントル・コア統合数値シミュレーションモデル

省略禁止

8: 2016/11/20(日) 02:25:41.40 ID:skxV1tu1
地球の内部が冷えれば地震は無くなるが、同時に生物の住めない環境になるんだよな

9: 2016/11/20(日) 02:27:55.57 ID:9BEB1LGx
地球の芯は何で出来てるの?

10: 2016/11/20(日) 02:36:10.08 ID:cbFMPtTn
>>9
太陽系における地球の総重量に比例した鉄芯

11: 2016/11/20(日) 02:42:05.28 ID:9BEB1LGx
>>10
ありがとう
その鉄は外核の熱で溶けないの?

12: 2016/11/20(日) 02:58:28.34 ID:cbFMPtTn
>>11
遠心力で重力は中心へ集まる
外核や内核より重く溶解してるが形はねじりのある楕円形の球状
ちなみに何らかの影響で地軸が太陽へ傾いたとき太陽に地球が突入する

14: 2016/11/20(日) 03:13:54.78 ID:9BEB1LGx
>>12
またありがとう
100%理解は出来ないが何となく解るような気がする
少し賢くなったかもw
おやすみなさい

22: 2016/11/20(日) 05:13:42.11 ID:lvsBVMxx
>>11
内核、外核、どちらも鉄。内核が固体で外核が液体。
内核も温度は高いがそれが固化されるほど圧力が高い

22: 2016/11/20(日) 05:13:42.11 ID:lvsBVMxx
>>9
ほぼ鉄だが他の元素も混ざっていると考えられている。

13: 2016/11/20(日) 03:12:16.10 ID:cbFMPtTn
ちなみに
正円ではなく楕円であるからして外核内核ができる・・

15: 2016/11/20(日) 03:14:23.29 ID:cbFMPtTn
ちなみに
正円というのは物質的に存在しない
むろん粒子的中心になるものも存在しない

19: 2016/11/20(日) 03:50:09.51 ID:lVWSVY8l
地球寒冷化
温暖化は詐欺

20: 2016/11/20(日) 04:43:26.95 ID:n4tf2EGl
昔京大の全学共通科目で鎌田の講義を受けたが、派手な服装での面白い内容で記憶に残っている。
彼の書いた地球の歴史という本は非常な名著でお勧めする。

23: 2016/11/20(日) 05:18:18.73 ID:dCXOomAR
>また、地球誕生時から地球深部に蓄えられている熱が、地球の歴史を通じて“適度な効率”で宇宙空間に排出され、地球をゆっくりと冷やしている要因になると考えられます。

では、宇宙空間への熱の排出を遮断したらどうなるでしょうか。(20点)

24: 2016/11/20(日) 05:46:13.67 ID:352Z6VT5
で火山噴火予測はいつ完成するの。
とりあえず「鬼界カルデラ」がいつ噴火するのだけでもいいから

それからさ実際と合ってるか検証できないシミュレーションは学者のマスターベーションでしかないぞっと

25: 2016/11/20(日) 06:15:19.74 ID:gXrtSXwz
>>24
>実際の地球のマントルと外核を想定し、

ここなんだよなあ…
あくまで想定

26: 2016/11/20(日) 06:21:03.32 ID:WgD4QptZ
圧力で高温になってるわけじゃん?
圧力の元は重力だとおもうんだけど
重力ってフリーエネルギー??
ある程度集めると無限に集積していって高温作り出すってすごくね?

28: 2016/11/20(日) 06:37:15.37 ID:TWd6xDSu
>>26
質量があればもれなくついてくるという意味ではフリーだろうな
ただ高温になるためには質量のもとになる物質が必要だが

物質が少なければ小惑星みたいに冷えきってしまう
物質がたっぷりなら中心で勝手に核融合反応が起きて太陽とかベテルギウスみたいに輝き出す

31: 2016/11/20(日) 07:01:40.06 ID:WgD4QptZ
>>28
やっぱさすがに温度になってる分は質量減ったりしてんのかな
でないと宇宙にはブラックホール一個あるだけで
エネルギーが無限に存在しちゃうよね
ブラックホールの中心の点は無限大のエネルギーと質量もってんもんね

34: 2016/11/20(日) 07:21:11.28 ID:QZXLPCD1
>>31
その文章にはいろいろな論点が混在していて

・ブラックホールの中心は?
 これについては今も偉い方々が最先端で議論している最中なのでひとまずおくとして

・温度になってる分は質量減るんじゃ?
 めちゃくちゃ物質が集まると高温高圧で核融合反応が始まり、勝手に輝き出す
 輝くということは光とか熱とかを放出するということだ
 核融合反応とは核が融合して、質量が光とか熱とかに変わるということだ
 要するに核融合反応が起きている太陽とかベテルギウスとかに関しては、イエスということ

・ブラックホール一個あるだけでエネルギーが無限に存在しちゃうよね
 ブラックホールと言っても元々は星の一部だから、質量無限というわけではない

33: 2016/11/20(日) 07:04:50.14 ID:SDxcyi4u
>>26
フリーじゃないよ。
たまたまはじめから位置エネルギーを持っているってだけ。
圧力が掛かって熱が出るのも、圧力で縮んで位置エネルギーが
熱として出てきてるだけ。
それ以上縮まなくなれば熱も出なくなる。
重力エネルギーは、バネが引き伸ばされて縮もうとしているような
ものと考えておけば分かりやすくなる。

29: 2016/11/20(日) 06:46:58.21 ID:wkT9c1/8
中身が完全に冷え切ったら、すげえ寒くなっちゃうのかな。

30: 2016/11/20(日) 07:01:06.37 ID:u6lbCNtx
>>29
お日さまのおかげで寒くなることはなかろう
それ以外の影響は文字通り計り知れないが

36: 2016/11/20(日) 08:45:04.92 ID:WgD4QptZ
結局地球内部を熱くしてるのは圧力つまり重力 核融合してるわけじゃないから質量欠損するわけでも無く重力で熱くなってると
重力によるエネルギーって何かしっくりこない気がしてならない
重力は一見無尽蔵にエネルギーを生み出せるように見えるよね
しかも消えないから余計厄介
消えたり消費するなら重力を消滅させる画期的な何かができそうだし
多分そうではないんだろう

39: 2016/11/20(日) 09:12:05.64 ID:Rq890c4O
>>36
核融合では、分かれていた状態よりも結合した状態の方が
質量が小さくなり差の分だけエネルギーが放出されるわけだが、同じように

離れて存在していた質量が重力で結合したら、やはり質量を失ってるよ。
重力は弱いから質量差はとても小さいけれど。

重力のポテンシャルエネルギー→ぶつかる時の運動エネルギー
→運動エネルギーを失いつつと止まるための摩擦で発生する熱エネルギー

全体としてエネルギーの形態が移っているだけで保存則は破れていない

38: 2016/11/20(日) 08:56:19.62 ID:352Z6VT5
地熱の発生源
地熱の発生源は地球の中心部。地球内部は 外から順に、固体岩石の地殻、マントル、鉄やニッケルを主成分とする溶融金属でできた外核、鉄やニッケルを主成分とする固体金属の内核に分かれている。
地球内部で発生する熱の大半は、天然放射性元素が崩壊する時の熱に由来する。地熱の45から85パーセントは地殻に含まれる元素の放射性崩壊から発生している。
落下した隕石がもともとの地球の構成中に取り込まれるときの衝撃および圧縮の熱。
過剰な重金属(鉄、ニッケル、銅)が地核に沈降していくときに放出される摩擦熱。
地磁気が作る電磁気的効果によって生み出されるジュール熱。
発生している総地熱量は約35テラワットと推定され、地球が太陽から放射で受け取るエネルギーの約1/2500とされている

42: 2016/11/20(日) 09:28:56.17 ID:uEDHO6dQ
>>38
これって30年くらい前に査読付き論文が初めて認められた結構新しい説だけど
中心に行くほど熱くなる理由を説明できるのかな?
あと地球全体が放射性物質だらけになりそうなもんだけど

ウランも放射性物質も比重が高いから沈み込むので中心に行くほど熱くなるし
放射性物質も同様に沈み込むので地表に出てこないとか
そんな感じか?

62: 2016/11/20(日) 23:48:08.55 ID:1YfFSlTI
>>42
中心にいくほど物質が圧縮されて熱を生むってだけじゃね

63: 2016/11/21(月) 00:22:49.87 ID:O7ow/djC
>>62
そんなに単純なら研究対象にならんわなw

51: 2016/11/20(日) 18:39:36.97 ID:p5WBSmxk
>>38
桁が違うようなサイズ差でもないのに、月が冷え切ってるのは不思議だなぁ。
天然の放射性物質なんて、月にもいっぱい含有してるだろうに。

55: 2016/11/20(日) 21:34:26.48 ID:Rq890c4O
>>51
地球は月に対して、体積49倍、質量81倍。
質量81倍が効いて、表面重力が6.0倍、平均密度が1.7倍

44: 2016/11/20(日) 10:38:33.70 ID:LKb05VKf
粘性が23桁も違うって凄いよな
確かにそんなもんどうやって計算するんだよwって話

60: 2016/11/20(日) 22:42:47.77 ID:LKb05VKf
人類が地球の年齢を知ろうとした試みの軌跡は
科学とは何かを知るための最高の題材と言えるだろう