地球システムでは、固定地球圏、海洋圏および大気圏の間に行われる物質、エネルギー循環を考えればよい。

地球は多くのシステムから構成されるが、それらはお互いに物質やエネルギー循環の相互作用をするものがある。

固体地球圏の分化は初期段階で重力によって行われ、その後の成長は地球内部の熱によるところが大きい。

地球システムの原動力は、おもに地球内部の熱および太陽からの熱である。

人間は地球システムに大きな影響をおよぼさない。

サブシステムへの物質収支(入力、出力)を考えるモデルをボックスモデルという。

サブシステム間の物質移動やエネルギーのやり取りが、バランスしている状態を静的平衡状態という。

地球は46億歳である。

地球カレンダーによると、人類が誕生したのは12月27日である。

地球内部や外部の要因で、それまでの地球環境が著しく変化する(リセットされる)ことがある。

地球で起こる現象は時間を戻して再現することができる可逆的変化である。

地球型惑星は、太陽系惑星のなかで、水星、金星、地球、火星をいう。

地球型惑星はおもに鉄・アルミ合金からなるコアと岩石からなるマントルから構成されている。

地球型惑星は形成当初は、おもに水蒸気、二酸化炭素からなる大気に覆われていた。

金星は自転周期が24時間で、他の惑星と違い逆に自転している。

火星には、極地方に氷の水が存在している。

ハビタブルゾーンの中に、金星、地球、火星が入っている。

地球型惑星は木星型惑星よりも、半径も密度も小さい。

地球は太陽系惑星の中で、微惑星とよばれる直径100km程度の小天体の衝突の繰り返しで大きくなっていった。

地球誕生後、火星サイズの天体が地球に衝突(ジャイアント・インパクト)し、月が分離して衛星となった。

地球誕生当初、微惑星の衝突のエネルギーによって、地球の内部まで溶け、表層はマグマオーシャンとよばれる液体のマグマが覆っていた。

大気中に大量にあった水蒸気は表面温度が100℃を切った時、液体の水となって地球表層に降り注いだ。

金星もできた当初は水蒸気が存在し、海ができた可能性があったが、太陽の熱、太陽風によって水蒸気が蒸発してしまい、温室効果ガスの二酸化炭素が残った。

金星は磁場があるので地球同様、直接、太陽風にさらされることがない。

金星は海が残らなかったため、二酸化炭素が海に溶けず、濃度が高かったため、温室効果がはたらいて表面温度が462℃と高温になった。

金星には地球によく似た火山地形、褶曲山脈、海嶺や海溝といった地形が存在していことから、かつて金星にもプレート運動があったことを示唆する。

地球の形成当初は地球表層部がどろどろに溶けたマグマオーシャンという状態であった。

地球形成当初の原始大気はおもに二酸化炭素と窒素、酸素からできていた。

微惑星の衝突が減りマグマオーシャンが冷えて表層部が固まり、大気も冷却し雨となって最終的に海ができた。

真核生物の1種であるシアノバクテリアが酸素を発生させる光合成を27億年前に開始した。

27億年前には、真核生物が誕生したが、これが増加したところとほぼ同時期である。

形成された当初の海はアルカリ性が強かった。

カンブリア紀になると固い殻をもつ硬骨格生物が爆発的に増えた

地球形成当初、太陽の光度は現在の約70%しかなかったが、地球は強い温室効果により温暖であった。

地球形成当初、原始大気に含まれていた酸素と水蒸気が温室効果ガスとして働いていた。

温室効果とは、太陽放射をうけた地球表面が赤外線を主とする地球放射の一部を地球に戻している現象である。

現在の地球の温室効果による温度上昇は、43℃であり、これがなければ地球の表面温度は-28℃である。

地球の大気は、地球ができた当初は、直径約10km程度の()の衝突による脱ガスと地球の内部からの脱ガスからなる、主に二酸化炭素と()からなっていた(1次大気)。その後、光合成を行う原核生物である()が表れ、海の酸素濃度が上がり、25~20億年前には、()が形成された。その後、大気中の酸素濃度が上がっていき、およそ()億年前には、()層が形成され、波長の短い有害な紫外線から守られるようになって生物が初めて上陸した。

地球最初の生命体は、海嶺などの熱水噴出孔で発生されたと考えられ、好熱性細菌などだったと考えられている。

27億年前に、光合成を行う生命体が誕生して、大気中の酸素濃度が増加し、その後海中の酸素濃度が増加した。

21億年前に、増加した酸素を効率よく利用できる真核生物が誕生した。

多細胞細胞が誕生したことにより生物の小型化が可能になった。

10億年前には、単細胞生物が誕生したが、これは磁気圏の電磁バリアが完成したころとほぼ同時期である。

カンブリア紀になって、固い殻をもつ硬骨格物が爆発的に増えた

生物が最初に上陸したのは4.5億年前であるが、これはオゾン層ができて有害な赤外線を遮断したためである

生物の大量絶滅と地球表層環境の変化に密接な関係はみられない

P、T境界の大量絶滅は大規横火山活動による発合成活動の停止や地球環境の数変とその後の寒冷化による。

酸素の増加は、生物の進化とその後の多様化をもたらす。その例が原核生物の誕生やカンプリア紀の生物爆発である

KT境界の恐竜絶滅は、突然の生態系の空白をもたらしくその後のほ乳類の進化をもたらした。

地球の生物は、これまで何度か大絶滅の危機にあっている。白亜紀末期の6600万年前には、などの大型動物が絶滅している。有力な原因としては、①と②の衝突がある。①のシナリオとしては、インドの高原でおこった活動によって大量のチリやく火山灰が大気閣中に舞い上がり、何年もの間、地球を周回して太陽光をさえぎったために、植物や植物プランクトンがができなくなった。食物連鎖で、より大型の動物が死滅していったといわれている。②の証拠の1つが、この時期の地層の中に地球表層には存在しない元素であるが発見されていることである。

プレートとは、他球製層の地殻だけからなり海のプレートが陸のプレートにくらべて薄い

力学的分類ではプレートとはリソスフェアそのものであり、下部のアセノスフェアの上に浮かんでいる。

一般に長い海溝をもつ海洋プレートのほうが、陸の多いプレートより移動速度が速い。

プレート運動の原動力でもっとも大きいと考えられているのは、海から潜り込んだプレートの引きの力である。

プレート境界には、3種類あって、プレートの変形はすべてここでおこっている。

ドランスフォーム断層は、2つのプレート収束するところで発生する。

日本は南米プレート、フィリピン海プレート、ユーラシアプレートと太平洋プレートの4つのプレートからなる。

プレート運動は高い山を作るなど、地形を形成し、大気圏や生物圏に大きな影響を与えている。

プレート運動は、大陸を分裂、集合させ、高い山を作るが、地球の気候変化とは関係がない。

プレート運動は、大陸を移動させ、生物の多様な進化をもたらす。その一例がマダガスカル島である。

プレート運動によって地震が発生するが、日本は海嶺で発生する被害地震が多い。

地球の大陸はプレートによって形成されてきた。海洋プレートが()から沈み込むと、プレートの中に含まれていた()が深さ100～150kmでプレートから絞り出されて陸側のプレートに浸透し、陸側のマントルの岩石の融点を下げ固体の岩石を溶かす。溶けた岩石は()とよばれ、割れ目に沿って上昇する。表層部で冷やされて固結し、地殻を分厚くする。一部は地表や海底に噴出して火山をつくる。一方、海溝付近では海洋プレートの上に堆積していた堆積物等が、海溝でたまり、()とよばれるものをつくる。これらは陸側にくっついて上昇し、陸地を形成する。モデルケースとしては()がある

地震とは、地球の地球表層から上部マントルまでで起こる現象で、物質の破壊によって生じる波のことである。

地震波には、P波、S波と表面波がある。このうちPは液体中を伝わらない

地は最初に、縦波（P）がきて、しばらくしてから大きな横波（S液）がくる。この時間差をS-Pタイムという

地蔵波の速度は、SがPよりも約1.73倍速い

地震によって、断層が発生する。

地震のマグニチュードと、震度の値は正比例関係にある。

地震の発生はほとんどプレート運動に起因する。

地震の揺れによる災害では、建築基準法の耐葉基準がゆるかった前12年以前の建物が倒する危険性が高い

津波は水深が深いところほど速く伝わる

液状化は、固い岩盤では起こらず、埋め立て地や沖機層など、歓弱な地盤で発生しやすい

地震による火災は、同時多発するのが特徴で、消防車が足りず消火がきわめて困難である

1995年に発生した()地震では、内陸直下の()が動いて、震度7の揺れが日本で初めて近代都市を襲った。この時大きな揺れの時間は約15秒であった。2011年3月1日の()地震では、()付近での断層のずれが、を引きおこし、2万人以上の犠牲者がでた。この地震は海洋プレートである()プレートが北米プレートの下に沈み込んで発生したが、予知はできなかった。東京でも震度5程度の揺れで交通機関がストップし、帰宅困難者が多数発生した。長周期振動で高層ビルが大きく揺れた。東京湾沿いの埋め立て地では()が発生した。和歌山付近から四国にかけての洋合で、返い将来発生すると予想されている()地も、海で発生する巨大地震であるが、津波と長周期地震動の被害が心配されている。

火山活動とは、マントルの岩石が上昇して、一部が溶け（部分溶融）、上昇して噴出する現象である。

マグマの形成には、圧力の上昇と水など揮発性物質がはいることが必要である。

火山のタイプには、島弧型、海嶺型、ホットスポット型があるが、日本は島弧型である。

日本には世界の火山の約15%が集中している。

富士山は成層火山で、1回の噴火でできた単成火山である。

噴火のタイプと、噴火様式にはとくに大きな傾向はみられない。

玄武岩質マグマは、高温で、流動的である。火山の代表例としてはハワイのキラウェア火山がある。

火砕流は高速で、斜面を洗下する現象で、高温のガスや火山灰、岩塊などが混合している

火山災害による津波は山体崩壊が原因である。1991年の雲仙普賢岳の噴火で発生した。

火山ガスは大部分が水蒸気であるが、硫化水素や炭酸ガスなど空気より軽いガスも含まれる。

入戸火砕流は、(女合)良火山の噴火で発生し、現在の鹿児島のシラス台地をつくっている

九州は日本でも有数の巨大噴火が発生している。90000年前、()で発生した火砕流は、鹿児島県をのぞく九州のほぼ全域と山口県の一部に達し、旧石器人の住んでいた地域を焼きつくした。このときに現在の大カルデラができた。22000年前、()火山で発生した巨大噴火では、南九州一帯に火砕流が達し、その時の堆積物が()台地をつくっている。7300年前に、()カルデラで発生した()火砕流は、海をこえて鹿児島県に達し、当時の縄文社会を越させた。このとき発生した()火山灰は上空に達し、()にのって飛ばされ、東北地方にまで達している。

日本の山地は、4つのプレート境界に位置し、プレートの影響で新層が多く、地震も多い

日本の山は火山が多いため、崩れにくい。

日本の土砂災害の特徴の1つに、もろくて崩れやすい地質がある。

日本の国土の90%は山地である。

土砂災害は、裸地より、木が生えている斜面の方が起こりやすい。

近年、都市化にともない人為的な開発が、土砂災害の発生しやすい場所におよんでいる。

土砂災害の素因の1つに雨があるが、近年は線状降水帯などによる集中豪雨が減少している。

明治時代初期、オランダ人技師ヨハネス・クラークは、日本の砂防工事の指導的役割を果たした。

土石流とは斜面が崩壊してできた土砂や、渓流の土砂が水とともに流れ下る現象である。

地すべりとは、地下水や浸透した雨水で地下の滑りやすい層を境に、上のブロックが移動する現象である

崖下に家を建てる場合、崖の高さと同じ距離離せば安全である。

平成26年8月広島市で発生した()は、花崗岩の風化した()土が厚い山地に、集中変雨が誘因となっておこった。これは急速な市街地の拡大にともない、沢の出口付近に形成された()地 に多くの住宅が建っていたため、被害が大きくなった。同様の災害は、昭和13年()県の六甲山地での渓流で発生している。この災害の約30年後の昭和42年にも集中豪雨で、災害が発生したが、昭和13年以降、山地内の渓流に多く の()がつくられたことによって、土砂の流出は抑えられ被害は少なかった。2018年（平成30年）7月、西日本の広い範明で発生した西日本豪雨災害は、多くの土形災害が発生した。岡山県倉敷市()町では小田川と支流の堤防が決壊して多くの住宅内水死者が出た。

氷床がどこに、どの程度発達したかを調べるのに、ダイアミクタイトなどの河性堆積物の分布が有効である

海水の酸素同位体比が小さいと寒冷期であった証拠になる。