問題は、重力、地球の形と大きさ、地球の内部に関する複数の問いから構成されています。 - 演習問題1：地球の自転による影響、地球の形に関する穴埋め問題と、地球を棒磁石とみなした場合の南極側の極性、赤道における方位磁石の伏角に関する選択問題です。 - 演習問題2：緯度差1度の距離が赤道付近と極付近でどちらが大きいか、千葉市と函館間の距離から地球の直径を求める問題です。 - 演習問題3：地震波の走時曲線に関する問題です。P波、S波の走時曲線、地震波が伝わらない範囲、P波が地球の裏側に到達する時間、平均速度などを問う内容です。

1. 問題の内容

問題は、重力、地球の形と大きさ、地球の内部に関する複数の問いから構成されています。

- 演習問題1：地球の自転による影響、地球の形に関する穴埋め問題と、地球を棒磁石とみなした場合の南極側の極性、赤道における方位磁石の伏角に関する選択問題です。

- 演習問題2：緯度差1度の距離が赤道付近と極付近でどちらが大きいか、千葉市と函館間の距離から地球の直径を求める問題です。

- 演習問題3：地震波の走時曲線に関する問題です。P波、S波の走時曲線、地震波が伝わらない範囲、P波が地球の裏側に到達する時間、平均速度などを問う内容です。

2. 解き方の手順

演習問題1

- (1) 地球上の物体には自転の影響によって遠心力が発生し、その影響で赤道域における重力は極域における重力にくらべ小さい。赤道域と極域における重力の差は遠心力のみによっては説明できず、地球が赤道方向にふくらんだ回転楕円体の形をしていることも考慮する必要があります。

- (2) 地球を大きな棒磁石と見た場合、南極側はS極になります。

- (3) 方位磁石を赤道に置いた場合、伏角は0度になります。

演習問題2

- (1) 緯度差1度の距離は、極付近の方が大きくなります。これは、地球が完全な球体ではなく、赤道方向にわずかに膨らんでいるためです。

- (2) 千葉市から函館まで緯度差6.0°離れており、その距離は約670kmです。地球を球体と仮定すると、地球一周の長さは、$670 \times \frac{360}{6} = 40200$ km となります。地球の円周の公式 $C = \pi d$ より、直径 $d = \frac{C}{\pi} = \frac{40200}{3.14} \approx 12790$ km。百の位を四捨五入して、約12800 kmになります。

演習問題3

- (1) A, Bの曲線が途中で切れている理由は、ア モホ不連続面が存在するためです。AがP波、BがS波であり、モホ面で速度が変化するためです。

- (2) Cの曲線は、P波のものです。S波は液体中を伝わりません。

- (3) Dの範囲は地震波が伝わらない影の部分なので、シャドーゾーンといいます。

- (4) P波が地球の裏側に達するまでの距離は、地球の半周に相当します。地球の半径が6400 kmなので、半周の距離は $6400 \times \pi \approx 20096$ kmです。走時曲線から、震央距離180度の地点にP波が到達するのにかかる時間は約20分です。平均速度は、$\frac{20096 \text{ km}}{20 \text{ min}} \approx 1005 \text{ km/min}$となります。これをkm/sに変換すると、$1005 \text{ km/min} \times \frac{1 \text{ min}}{60 \text{ s}} \approx 16.75 \text{ km/s}$ となります。

3. 最終的な答え

演習問題1

- (1) ①遠心力 ②重力 ③回転楕円体

- (2) ②S極になる

- (3) ①0度

演習問題2

- (1) 極付近

- (2) 12800 km

演習問題3

- (1) A: ア、B: ア

- (2) P波

- (3) シャドーゾーン

- (4) 20分、16.75 km/s