杉本 憲彦、杵島 正洋、松本 直記 (2020) はじめて学ぶ 大学教養地学

2020年6月の新刊。近刊情報を見て、待ちかまえて注文した。期待どおり、だいたい高校地学(宇宙と地球の科学)と同じ範囲の大学1~2年生むけの科目を担当しているわたしにとって、ちょうどよい範囲をカバーした本だ。90分×15回の科目として2科目ぶんぐらいの分量があると思う。来年度も授業を担当するならば教科書に指定する可能性がある(まだ決めていない)。

著者の杉本さんは、気象学が専門で、『風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか』の著者でもある。杵島さんと松本さんは、高校教諭 兼 大学の非常勤講師で、ブルーバックスの『新しい高校地学の教科書』の著者でもある。また松本さんはNHK高校講座で地学の気象の回を担当している。

本書は、第1部 (地質・地球内部物理)を杵島さん、第2部 (気象・海洋)を杉本さん、第3部 (天文)を松本さんが分担執筆している。電磁波のスペクトルと黒体放射の話題など、気象と天文の両方にだいたい同じ話題が出てくるところがあって、大事だからくりかえしてもよいのだが、調整すればほかの話題の記述をふやせただろうとも思った。気候変化のうちで、地球温暖化の話は第2部だが、氷期サイクルの話は第1部であつかっている。これはすみわけたのかもしれない。

杵島さんは経歴をみると地質学を学んだ人だが、第1部の内容はどちらかというと地球内部物理に重点があるようだ。岩石のうち火成岩についてはわりあいくわしいが、堆積岩の話はわりあい簡単だと感じる。ただし、地形が形成されるしくみについて、原因を地球内部のエネルギーによるものと、太陽エネルギーによるものにわけて論じるところは、専門分化した各分野の本ではあまり見ないのだが、概論にはあったほうがよい観点だと思った (ただし、「営力」という古い地形学用語をもちださなかったのは適切だと思うのだが、それにかわるうまい表現がまだないのが残念だと思う)。

第2部の内容は『風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか』とにているが、それよりも話題の数をしぼったうえで、海洋の概説をくわえたものになっている。わたしの観点からみると、なお話題の数がおおく、それぞれの説明が短すぎるような気がするが、図解にくふうがあると思う。
ただし、図2-4-11「地球の熱輸送」の「潜熱」輸送を「蒸発」「凝結」と関連づけたのはよいことなのだが、「蒸発」は潜熱輸送の曲線の谷(北緯10度あたり)ではなくその高緯度側の右上がりのところ(北緯20度あたり)、「凝結」は潜熱輸送の山(北緯40度あたり)ではなくその高緯度側の右下がりのところ(北緯50度あたり)に書いてほしかった。
それから、図2-7-4「夏と冬の季節風」の図は、概念図としてはわるくないが、日本列島との関係で、ここに低圧部があるとか、ここからここにむかって風がふいているという情報として読まれると、うまくないと思った。

第3部の話題は、見かけの天体の動きと地球の自転・公転からはじまり、惑星の運動、惑星の実態と太陽系形成、恒星としての太陽、いろいろな恒星とその一生、とおくの天体までの距離を知る方法、宇宙の膨張、いろいろな規模での宇宙のすがた、宇宙の始まりと元素の形成、と ならんでいる。話題の選択はもっともだと思う。

科学史的な話題をとりいれているところがあちこちある。
第3部では、惑星の運動がわかってきた過程を、ケプラーに重点をおいてのべている。ただし、ケプラーが火星の軌道が楕円であることを知った過程をおいかける教材をわたしはよそで見たおぼえがある(確認できていない)のだが、本書では、太陽のまわりと地球と火星がまわっているというケプラー以後の認識のほうから見かけの運動をみちびいている。
第1部では、地震の話題を、19世紀後半から現在までの地震学の発達を追う形でのべている。しかし、テクトニクスについては、大陸移動説からプレートテクトニクスに進み、地向斜造山論などを持ち出していない。
第2部では、貿易風のところでHalleyとHadleyの仕事を紹介している。また、温帯低気圧のところで「1920年代にビヤークネスによって提案されたノルウェー学派の概念モデル」を、それよりもあたらしい「シャピロ・カイザーのモデル」とともにしめしている。(ただし、ノルウェー学派の仕事を学説史的に位置づける解説はないので、古い模式図を持ち出した効果はうすいように思った。)
なお、第3部のコラムの話題として、ケフェウス座デルタ型変光星を発見したJohn Goodricke、その変光周期とあかるさの関係をみいだしたHenrietta Swan Levitt、Levittと同じ職場で働いた(いまもつかわれる星のスペクトル型分類で知られる) Annie Jump Cannon が、いずれも聴覚障がい者であったことをとりあげている。(わたしははじめて知った。これ自体は教科書に必要な項目ではないと思うが、科学教育の場で障がい者の参画や男女共同参画の話題をとりあげるのは必要なことかもしれない。)

文献

  • 杵島 正洋, 松本 直記, 左巻 健男 編, 2006: 新しい高校地学の教科書 (ブルーバックス)。講談社。[読書ノート]
  • 杉本 憲彦, 2015: 風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか。ベレ出版。[読書メモ]

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。

== 目次 ==
はじめに
目次
第1部 活動する地球の姿
1. 地球の概観と内部構造
– 1-1. 地球の認識
– 1-2. 地球の大きさの計測
– 1-3. 地球の精密な形
– 1-4. ジオイドとGPS測量
– 1-5. 地球の内部構造を探る
– 1-6. 地殻とマントル
– 1-7. 地殻の厚さの分布
– 1-8. アセノスフェアとリソスフェア
– 1-9. 地磁気
– [コラム] 残留磁気と松山基範
2. プレートテクトニクス
– 2-1. プレート理論の誕生
– 2-2. プレート境界
– 2-3. プレート運動の原動力とプルームテクトニクス
3. 地震と地震災害
– 3-1. 地震という現象
– 3-2. 地震発生のしくみ
– 3-3. 地震学の勃興と発展 (昭和南海地震まで)
– 3-4. 空白域とアスペリティ (2011年まで)
– 3-5. 東日本大震災と南海トラフ巨大地震 (2011年以降)
– 3-6. 地震災害と防災
– [コラム] 稲むらの火と津波てんでんこ
4. 岩石と鉱物
– 4-1. 岩石をつくる鉱物の特徴と分類
– 4-2. ケイ酸塩鉱物
– 4-3. 固溶体
– 4-4. 火成岩の分類
– 4-5. 堆積岩と変成岩
5. マグマと火山
– 5-1. 火山の噴火と火山の姿
– 5-2. 火山の分布とマグマの成因
– 5-3. 沈み込み帯におけるマグマの成因
– 5-4. マグマの多様化
– 5-5. 花こう岩の謎
6. 地形と地層の成りたち
– 6-1. 地球内部エネルギーがもたらす地表の景観
– 6-2. 太陽エネルギーがもたらす地表の景観
– 6-3. 二つのエネルギーの相互作用による地形
– 6-4. 海面の上下変動と氷期・間氷期
– 6-5. 堆積物と地層
– 6-6. 地質時代区分
– 6-7. 放射年代測定法
– [コラム] 氷床コアが保存する過去の気候変動
7. 地球と生命の歴史
– 7-1. 地球の誕生 (46億~40億年前: 冥王代)
– 7-2. 生命の誕生 (40億~35億年前: 太古代前期)
– 7-3. 光合成生物の登場と地球環境の激変 (35億~25億年前: 太古代)
– 7-4. 動物・植物の登場と繁栄 (25億~7.3億年前: 原生代)
– 7-5. 全球凍結事変 (7.3億~6.3億年前: 原生代)
– 7-6. 生物の爆発的な繁栄 (6.3億~4.4億年前: 原生代末~古生代前期)
– 7-7. 生物の陸上進出と大量絶滅事変 (4.4~2.5億年前: 古生代中期~後期)
– 7-8. 恐竜など爬虫類の繁栄 (2.5億~6600万年前: 中生代)
– 7-9. 白亜紀末の大量絶滅事変 (6600万年前: 中生代末)
– 7-10. 寒冷化する地球と人類 (6600万年前~現在: 新生代)
8. 人間社会と地球の関わり
– 8-1. 地下資源の分類
– 8-2. 鉱床の形成
– 8-3. レアメタルの特性
– 8-4. リサイクルと都市鉱山
– 8-5. エネルギー資源の形成
– 8-6. 地球上で人間が暮らすということ
第2部 地球をめぐる大気と海洋
1. 大気の構造
– 1-1. 気体の性質
– 1-2. 大気の組成
– 1-3. 気圧と層構造
– [コラム] オーロラの発生のしくみ
2. 雲と降水
– 2-1. 安定、不安定、中立の概念
– 2-2. 潜熱と湿潤断熱減率
– 2-3. 雲の形成
– 2-4. 降水のしくみ
3. 地球の熱収支
– 3-1. 熱放射
– 3-2. 短波放射
– 3-3. 赤外放射
– 3-4. 温室効果
– [コラム] 惑星などの放射平衡温度
4. 大気の運動
– 4-1. ニュートン力学
– 4-2. 風の成因
– 4-3. コリオリ力
– 4-4. 風の力のバランス
– 4-5. ハドレー循環と偏西風
– 4-6. 傾圧不安定とフェレル循環
5.海洋の構造
– 5-1. 海水の組成
– 5-2. 海洋の層構造
– 5-3. 海水の振動
6. 海洋の大循環
– 6-1. 風成循環
– 6-2. エクマン輸送
– 6-3. 西岸強化
– 6-4. 深層循環
– [コラム] ホッケ柱
7. 大気と海洋の相互作用
– 7-1. 世界の気候と日本
– 7-2. 日本の四季
– 7-3. エルニーニョと北極振動
– 7-4. 物質循環
8. 大気・海洋と人間
– 8-1. 天気予報
– 8-2. 気象災害
– 8-3. 気候変動と地球温暖化
– 8-4. 環境問題
– 8-5. 持続可能性
第3部 地球を取り巻く天体と宇宙
1. 天体の運動と暦
– 1-1. 地球の運動と1日
– 1-2. 均時差
– 1-3. 天体の位置の表し方 (赤道座標)
– 1-4. 年周運動と暦
– 1-5. 月とひと月
– 1-6. 天体の運動と時間単位
– 1-7. 地球自転の証明
– 1-8. 地球公転の証明
– [コラム] 年周視差をめぐるタイムレース
2. 惑星の運動と宇宙観の変遷
– 2-1. 惑星の運動
– 2-2. 惑星現象
– 2-3. 宇宙観の変遷とケプラーの法則
– 2-4. ケプラーの法則
– 2-5. 調和の法則から惑星の軌道半径を知る
– 2-6. 1天文単位の決定
– 2-7. 地球を1円玉の大きさに縮小すると
– 2-8. 調和の法則の証明
3. 太陽系の姿と惑星探査
– 3-1. 太陽系の形成
– 3-2. 太陽系の天体
– 3-3. 太陽系生命圏
– 3-4. 系外惑星
– [コラム] 太陽系外からの来訪者
4. 恒星としての太陽
– 4-1. 核融合
– 4-2. 太陽の構造
– 4-3. 太陽活動と地球
– [コラム] 地上の星 核融合炉
5. 恒星
– 5-1. 恒星までの距離
– 5-2. 恒星の明るさ
– 5-3. 恒星のスペクトル
– 5-4. フラウンホーファー線と恒星のスペクトル型
– 5-5. HR図
– 5-6. 恒星の進化
– [コラム] ベルのパルサー発見
6. 宇宙の距離はしご
– 6-1. ケプラーの第3法則の利用
– 6-2. 年周視差の利用
– 6-3. HR図の利用
– 6-4. セファイド
– 6-5. ハッブル・ルメートルの法則
– 6-6. Ia型超新星
– [コラム] 聴覚障がい者が活躍したセファイド研究
7. 最新探査が描く宇宙の姿
– 7-1. 銀河の姿
– 7-2. 銀河系の周辺
– 7-3. 宇宙の大規模構造
– 7-4. 見ることのできる宇宙の果て
– 7-5. WMAP衛星の活躍
– 7-6. 私たちは星の子
– [コラム] 重力波とブラックホール、そしてマルチメッセンジャー天文学
索引

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