地面は動かない？ 地球の大きな板のひみつ
足もとの地面はじっとしているように見えるね。でも、地球の表面では大きな岩の板が、とてもゆっくり動いているんだ。
まず、ひとことで
地球のかたい表面はプレートという板に分かれ、互いにゆっくり動いているんだ。
地球の表面は、一枚の殻ではないよ
地図を見ると、陸と海が並んでいるね。地球をもっと大きなしくみとして見ると、表面のかたい部分は、いくつもの大きな岩の板に分かれているんだ。この板を「プレート」と呼ぶよ。教室の床の板より、ずっと大きくて厚いものなんだ。
プレートは、大陸だけを乗せているわけではないよ。海の底もプレートの上にあるんだ。一つのプレートに陸の部分と海の部分があることもあるよ。だから世界地図の海岸線をなぞっても、それだけでプレートの境目が描けるわけではないんだ。
ゆで卵の殻を思い浮かべると、表面が分かれている様子は想像しやすいね。ただし、卵の殻は地球の厚さや中身を再現していないよ。たとえを使うときは、「分かれている」という似た点だけを借りて、違うところまで同じだと思わないようにしよう。
境目では、どちらへ動くのかな？
まず、二つの板が離れていく境目を考えよう。海の底の広がる場所では、地下から上がったマグマが冷えて、新しい地殻ができるんだ。地球の表面には、古くからある地面だけでなく、新しくできる部分もあるということだね。
次は、二つの板が近づく場合だよ。一方がもう一方の下へ沈んでいく場所もあれば、大陸どうしがぶつかって地面が盛り上がる場所もあるんだ。最後は横にすれ違う場合。近づくか離れるかだけでなく、横方向の動きにも注目しよう。
下の図は、三つの代表的な動きを見くらべるためのものだよ。矢印が反対向きでも、板が離れる絵と、すれ違う絵は同じではないね。板の境目に対して、どちらへ動いているかを指で追うと、違いが見えてくるよ。
離れる・近づく・すれ違うという、代表的な動きを並べた模式図だよ。近づく図は一方が下へ沈む場合。実際の境目の形、厚さ、速さを表した図ではないよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図ゆっくりでも、長い時間で大きな旅に
プレートの動きは、多くの場合、1年に数センチメートルほどという小ささで表すよ。歩く速さとは大きく違うね。今この記事を読んでいる間に、大陸が目の前で遠くへ流れていくような動きではないんだ。場所によって速さも違うよ。
算数で確かめるなら、仮に1年で3センチメートル動く点を考えてみよう。同じ速さと向きが100年続けば、計算では300センチメートル、つまり3メートルになるね。これは計算用の例で、どのプレートも必ずこの速さという意味ではないよ。
時間をもっと長くすると、毎年の小さな変化も大きな違いにつながるね。ここで大事なのは「遅いから変化しない」と決めないこと。どれくらい動くかという問いには、速さと、どれくらいの時間を考えるかの両方が必要なんだ。
1年に3センチメートル、同じ速さと向きで動くと仮定した計算例だよ。100年なら300センチメートルになるね。特定のプレートの観測結果でも、未来の動きを予測した図でもないよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図下は全部、とけた海なの？
プレートの下には、マントルと呼ばれる部分があるよ。「板が動く」と聞くと、とけた岩の海に板が浮かぶ絵を想像するかもしれないね。でも、マントルの大部分は固体なんだ。地球の中が全部、液体のマグマで満たされているわけではないよ。
固体でも、地球のとても長い時間で見ると、ゆっくり形を変えて流れるように振る舞うことがあるんだ。手で触れる物の短い時間の性質と、地球の長い時間の性質を、同じ感覚だけで考えると分かりにくくなるね。
図で下の部分を一色に塗ってあっても、それが液体という意味とは限らないよ。色の名前ではなく、説明に書かれた性質を確かめよう。科学の絵は、見えない場所を整理する道具だけれど、絵を見ただけで中身のすべてが分かるわけではないんだ。
どうやって動きを確かめるの？
研究者は、地面に置いた観測点の位置を繰り返し測って、前と比べるよ。人工衛星の信号を使う測り方も役立つんだ。昨日と今日の地面を目で見くらべるだけでは気づきにくい、小さな位置の変化を調べられるんだね。
「ここが動いた」と言うときには、何を基準に比べたのかが大切だよ。電車の中から別の電車を見ると、どちらが動いたのか迷うことがあるね。それと同じように、位置を比べるときも、基準と向きをそろえる必要があるんだ。
一度の値だけで速さを決めるより、時間をおいて測った位置を並べると、変化の様子を調べやすいね。地面の動きを示す地図を読むときは、矢印の向き、長さの意味、いつからいつまでの記録かをセットで確かめてみよう。
紙の上で、境目を作ってみよう
紙を二枚用意して机に並べ、まず離してみよう。次は近づけ、最後は横にすれ違わせるよ。紙のふちを境目に見立てると、同じ二枚でも動かし方が違うことが分かるね。机の上でゆっくり動かすだけでできる活動だよ。
それぞれの絵に、板が進む矢印を描いてみてね。さらに、境目がどこにあるかを線で示そう。矢印だけでは、何に対して離れるのかが分かりにくいよ。対象と動きと境目をいっしょに描くと、人に説明しやすい図になるんだ。
紙は岩の強さや地球の熱を再現していないから、これだけで本当の地震を再現したとは言えないよ。この模型で分かるのは、動きの向きの違いまで。模型が得意な問いと、答えられない問いを分ける練習にもなるんだ。
地球の時計は、どれくらい長い？
毎日の予定表なら、朝、昼、夜で時間を分けるね。プレートを考えるときには、何年、何万年、何百万年という時間も使うんだ。同じ「変化」という言葉でも、どの時計を使っているかで、目に見える速さの感じ方が変わるよ。
紙の端を今日と決めて、1年、100年、1万年を順番に書いてみよう。同じ幅へ全部を収めるなら、実際の時間の長さと紙の長さは、そのまま比例しないかもしれないね。年表では目盛りの約束を読むことも大切なんだ。
長い時間の変化を、今日一日の観察だけで全部確かめるのは難しいよ。今の測定に加え、昔の岩石や地形の記録も手がかりになるんだ。自分が見ている短い時間と、資料が語る長い時間をつなげるところに、地球を調べる面白さがあるね。
どっとと考えよう：海岸線は板のふち？
問いは「陸が終わって海になるところが、必ずプレートの境目なのかな？」。最初の説明を読み返してみてね。海の底もプレートの上にあり、一枚に陸と海の両方があることもあったよ。海岸線と板のふちは、違うものを区切っているんだ。
ノートに「陸と海を分ける線」と「プレートを分ける線」を別々に描いてみよう。一枚の図へ重ねるときは、線の色や種類を変えると見やすいね。地図に引かれた線が何を表すかを確認する習慣は、ほかの科学の地図にも役立つよ。
今日の答えを一文にするなら、「地球のかたい表面は板に分かれ、互いにゆっくり動いている」だね。次は、山や海底の形がその動きとどうつながるかを探してみよう。足もとを出発点にしても、地球全体へ問いを広げられるんだ。
ことばのメモ
- プレート
- 地球のかたい表面を作る、大きな岩の板。海の底も含むよ。
- マントル
- 地殻の下にある部分。大部分は固体だけれど、とても長い時間ではゆっくり変形するよ。
もとになった資料・もっと知りたい人へ
下記の資料をもとに、説明と考える問題を独自に構成しています。外部資料には英語のページもあります。どっとの画像は案内用のイラストで、観測写真や科学的な図ではありません。
- USGS：What is a tectonic plate?
- USGS：Understanding plate motions
- USGS：Are the tectonic plates floating on magma?
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