高1 ／ 地学基礎 ／ eb-01
地球の形と内部構造・プレートテクトニクス
この単元でできるようになること
- 地球の大きさ（半径約 6,400 km・全周約 4 万 km）と、エラトステネスの測定法を説明・計算できる
- 地球は赤道方向にふくらんだ回転楕円体（偏平率約 1/298）であることを説明できる
- 地球の内部構造（地殻・マントル・外核・内核）を、組成とかたさ（リソスフェア・アセノスフェア）の 2 つの分け方で言える
- （プレートの種類・境界の 3 タイプ・動く速さ）と、日本列島周辺の 4 枚のプレートを説明できる
- 大陸移動説・海洋底拡大説の根拠、ホットスポットを説明できる
入試での位置づけ
地学基礎の最初の単元で、共通テストではエラトステネスの計算（緯度差と距離から全周）、内部構造の 2 つの分け方（地殻／マントルと、リソスフェア／アセノスフェアは境界が違う）、プレート境界の 3 タイプと地形、日本周辺のプレートが定番。地震・火山（eb-02）の土台です。
1. 地球の形と大きさ
まずここだけ
- エラトステネス（紀元前 3 世紀）：同じ経線上の 2 地点で、夏至の南中時の太陽高度の差（＝ 緯度差）と 2 地点間の距離から全周を計算
全周 ＝ 距離 × 360° ÷ 緯度差
緯度差 7.2°、距離 900 km → 900 × 360/7.2 ＝ 45,000 km（実際は約 40,000 km）
- 半径約 6,400 km（6,371 km）、全周約 4 万 km（1 m はもともと子午線の 1/4 の 1/10⁷ として決められた）
- 地球は自転の遠心力で赤道方向にふくらんだ回転楕円体：赤道半径 6,378 km ＞ 極半径 6,357 km。偏平率 ＝ (赤道半径 − 極半径) ÷ 赤道半径 ≒ 1/298
- 緯度 1° あたりの子午線の長さは高緯度ほど長い（極付近は曲がりがゆるい）
- ジオイド：平均海面を陸まで延長した面（重力の等ポテンシャル面）
2. 地球の内部構造
まずここだけ
化学組成による区分（地震波の伝わり方から推定）：
| 層 | 深さ | 主な物質 | 状態 |
|---|---|---|---|
| 地殻 | 大陸 30〜50 km、海洋 5〜10 km | 大陸：花こう岩質（上部）＋玄武岩質（下部）、海洋：玄武岩質 | 固体 |
| マントル | 〜2,900 km | かんらん岩（上部）。深さで密度が増す | 固体（長い時間では流動） |
| 外核 | 2,900〜5,100 km | 鉄・ニッケル | 液体（S 波が伝わらない） |
| 内核 | 5,100〜6,400 km | 鉄・ニッケル | 固体 |
- 地殻とマントルの境界：モホロビチッチ不連続面（モホ面）。地震波の速度が急に増す
- 核の存在：地震波のシャドーゾーンと、S 波が外核を通れないことから判明
- 密度：地殻 2.7〜3.0、マントル 3.3〜5.5、核 10〜13 g/cm³。地球全体の平均 5.5
かたさによる区分（プレートテクトニクスで使う）：
| 層 | 深さ | 性質 |
|---|---|---|
| リソスフェア | 地表〜約 100 km（地殻 ＋ マントル最上部） | かたい。これがプレート |
| アセノスフェア | 約 100〜250 km | やわらかく流動しやすい（一部が溶けている）。プレートが動ける理由 |
| メソスフェア | それより下 | 再びかたい |
2 つの区分は境界が違う：モホ面（地殻／マントル）は数十 km、リソスフェア／アセノスフェアは約 100 km。
3. プレートテクトニクス
まずここだけ
地球表面は十数枚のプレート（厚さ約 100 km のリソスフェア）でおおわれ、年に数 cm（爪が伸びる速さ）動いている。
| プレート | 特徴 |
|---|---|
| 海洋プレート | 薄い（〜100 km）、密度が大きい（玄武岩質）、中央海嶺で生まれ海溝で沈みこむ。新しい |
| 大陸プレート | 厚い、密度が小さい（花こう岩質）、沈みこまない。古い |
プレート境界の 3 タイプ：
| 境界 | 動き | 地形 | 現象 |
|---|---|---|---|
| 発散境界（拡大） | 離れる | 中央海嶺（海）、地溝帯（陸：アフリカ大地溝帯、アイスランド） | 玄武岩質マグマ、浅い地震 |
| 収束境界（沈みこみ） | 近づき、海洋プレートが沈む | 海溝・トラフ、島弧（日本列島）、火山列 | 巨大地震、深発地震、火山 |
| 収束境界（衝突） | 大陸どうしが衝突 | ヒマラヤ山脈（インドとユーラシア）、褶曲山脈 | 地震、火山は少ない |
| すれ違い境界 | 横にずれる | トランスフォーム断層（サンアンドレアス断層） | 浅い地震、火山なし |
日本列島周辺の 4 枚：北米プレート・ユーラシアプレート（大陸）の下に、太平洋プレート・フィリピン海プレート（海洋）が沈みこむ。日本海溝・南海トラフ・伊豆小笠原海溝。
ホットスポット：プレート境界と関係なく、マントル深部からマグマが上がる場所（ハワイ）。プレートが動くので火山島が列をなす → 列の向きと年代からプレートの動きがわかる。
4. 説の歴史
- 大陸移動説（ウェゲナー、1912）：大陸は一つ（パンゲア）だった。根拠：大西洋両岸の海岸線の一致、同じ化石・地層・氷河の跡。動く原動力を説明できず受け入れられなかった
- 海洋底拡大説（1960 年代）：中央海嶺で海洋底が生まれ両側に広がる。根拠：海嶺から離れるほど海底の岩石が古い、地磁気の縞模様（逆転の記録）が海嶺に対称
- プレートテクトニクス（1960 年代後半）：両者を統合。原動力はマントルの対流と沈みこむプレートの重さ
5. よくある間違い
- 地殻の厚さとプレートの厚さを同じにする（地殻 数十 km、プレート約 100 km）
- 外核を固体とする（液体。S 波が通らない）
- 中央海嶺を「沈みこむ場所」とする（生まれる場所）
- ヒマラヤに火山が多いと思う（衝突境界は火山が少ない）
- 日本の下に沈みこむプレートを「北米・ユーラシア」とする（沈むのは太平洋・フィリピン海）
- ホットスポットをプレート境界の火山と思う（境界と無関係）
- エラトステネスの計算で 360 と緯度差の比を逆にする
6. 自己チェック
- 半径 6,400 km・全周 4 万 km と、エラトステネスの式を言えるか
- 地殻・マントル・外核・内核の物質と状態を言えるか
- リソスフェア（プレート）とアセノスフェアの違いを言えるか
- 3 タイプの境界と地形の例を言えるか
- 日本周辺の 4 枚のプレートと、どれが沈むかを言えるか
- 海洋底拡大説の根拠 2 つを言えるか
7. 小テストへ
→ 小テスト（eb-01）
関連する単元
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「地学基礎」(1) ア 地球のすがた
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/daigaku/science/eb-01/ ／ 更新 2026-09-12