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アイソスタシーとは

LEE Boon-ying

アイソスタシーとは

アイソスタシーのモデルは、1世紀以上前に、地球上の様々な場所で行われた異常な重力測定（重力とは何か、どのようにして測定されるのか）を説明するために提案されました。 アイソスタシーの概念は、山は山の下にある密度の小さい質量で補われ、海は水の下にある密度の大きい質量で補われるというものです。

このように考えると、アイソスタシーはアルキメデスの原理に基づいていると言えます。

図1は、大西洋中央海嶺、ヨーロッパ・アルプス、オーストラリア南東部の大陸縁部における重力異常をそれぞれプロットしたものです。 これらのプロットを見ると、海の上では異常は強い正の値を示し、深さが増すにつれてその値は大きくなりますが、標高の高い地形の上では異常に負の値を示すことが分かります。

アイソスタシーのモデルにはどのようなものがありますか

上記の最初の質問で述べた補償に関するさまざまな仮定に基づいて、いくつかのモデルがあります。

1. Airyのモデル – 地殻の厚さは変化するが密度は一定で、海のような窪地よりも高台の方が厚くなっている。 下にある「根」の深さは、上にある地形の高さに関係しています。
2. Prattのモデル – 地殻の密度は変化しますが、その基盤は海面下の一定の深さにあります。 地形の高さはその地点の地殻密度に関係する。

図2は2つのモデルの模式図です。

どちらのモデルもあまり現実的ではない仮定に基づいていますが、地形が変化する地域で観測される重力を驚くほどよく表現しており、アイソスタシーの概念が世界の多くの地域で守られていることを示しています。

ヒマラヤ山脈は等圧平衡状態にあるのでしょうか？

いいえ、等圧はヒマラヤ山脈の隆起の一部しか説明できません。 科学者たちはまだこれを解明していません。 ある人は、ヒマラヤ山脈はインドプレートの北向きの動きによって、常により高い位置に押し上げられていると提案しています（ここを参照）。

沈降と浸食の静力学的効果とは？

沈降が起こると、その重さで下の地殻が沈むことがあります。 同様に、侵食が起こったところでは、地殻が反発することがあります。

同じように、氷床ができると地殻が沈みます。

同様に、氷床が形成されると地殻が沈むことがあり、逆に氷床が溶けると地殻が反発することがあり、バルト海やカナダのハドソン湾周辺で起こっています。 具体的には、スカンジナビアやスコットランドは氷河期に300メートル以上の氷に覆われていましたが、バルト海北部では最も早く隆起し、現在も100年に1メートル、つまり1年に約1センチの割合で隆起しています。 シーソーのように、大陸の反対側にある氷の負担が少なくなったことで、南バルト海と南イングランドは現在沈んでいます。

重力とは何ですか？

太陽と地球、地球と地表の物体など、物体は互いに引き合う関係にあります。 地表では、地球の自転による遠心力も働いています。 重力は、引力と遠心力の複合作用です。

地球の重力による加速度gが約9.8m/s2であることは、多くの人が知っていることです。 この加速度は緯度や高度によって変化します。 例えば、前述の遠心力は赤道で最大となり、逆方向に作用し、重力の約1/3となります。 また、gは標高によって約3.1×10-6/s2の割合で変化します。

重力は、地殻やマントルの質量分布の不均一性を反映して、地表の場所によっても異なります。 また、太陽や月の引力が変化することにより、短期間での小さな変化もあります。

重力はどのようにして測るのですか？

重力は振り子で測ることができます。振り子の周期は、振り子の長さと重力にのみ依存します。 振り子の周期は、振り子の長さと重力にのみ依存するからです。したがって、重力は、時間間隔と長さ（振り子の周期と有効長）を測定することになります。

上記は重力の絶対的な測定について述べたものです。

上記は重力の絶対的な測定ですが、相対的な測定方法として、コイル状のバネに重りを吊るし、重力の変化に比例して長さが変わる重力計があります。 重力計は重力の変化だけを測定するが、わずかな変化にも敏感で、操作も簡単で迅速に行える。 そのため、重力測定の多くは、絶対重力を測定した基地局からの相対重力を測定する重力計で行われている。

重力は現在、人工衛星に搭載されて日常的に測定されています。 人工衛星が重力異常の上を通過すると、軌道上で加速・減速されます。 異常自体は比較的小さいかもしれませんが、連続して通過する間の衛星の累積的な加速/減速が測定可能になります。