「地球内部ダイナミクス」各回の内容(2018年度)

内容地球熱学
節題目内容等
Chapter 1非平衡熱力学の基礎
1.1熱力学の第2法則と非平衡熱力学 14/13
1.2非平衡系の温度とエントロピー局所平衡と部分平衡、温度 14/13
1.2.1局所平衡の場合のエントロピーエントロピーの定義のしかた 14/13
1.2.2部分平衡の場合その1:一様な化学反応系エントロピーの定義のしかた 14/13
1.2.3部分平衡の場合その2:一般的に、一部の緩和の遅い変数によって非平衡になっている場合エントロピーの定義のしかた 14/13
1.3線型非平衡熱力学 14/13
1.3.1局所平衡の例:熱伝導方程式Fourier の法則、熱伝導方程式の導出 1,24/13,27
1.3.2部分平衡の例:一様な化学反応系親和力 35/02
1.4流れがある場合のエネルギーとエントロピーの式 35/02
1.4.1全体像保存則と状態方程式、構成方程式 35/02
1.4.2エネルギー保存則(熱力学第一法則)全エネルギー保存則 35/02
1.4.3力学的エネルギーの式 35/02
1.4.4内部エネルギーの式 45/11
1.4.5エントロピーの式 45/11
1.4.6エントロピーの式と熱力学第二法則 45/11
1.4.7流れがある場合の熱伝導方程式 45/11
Chapter 2グローバル熱収支
2.1グローバルエネルギー収支 55/18
2.2表面からの熱流地表面熱流量は 44 TW 程度 55/18
2.2.1海底からの放熱海底からの放熱を概算、寄与は約 30 TW 55/18
2.2.2大陸からの放熱大陸からの寄与は約 14 TW 55/18
2.2.3火山噴火火山噴火からの寄与は約 0.8 TW と小さい 55/18
2.3放射性熱源 55/18
2.3.1地球全体の放射性熱源U、Th、K、地球ニュートリノ、放射性熱源は 20 TW 程度 5,65/18,6/01
2.3.2大陸地殻の放射性熱源 66/01
2.4回転エネルギーと潮汐マントルでの潮汐散逸は 0.1 TW 以下 66/01
2.5地球が持っているエネルギー原子核エネルギーを除けば、絶対値としては内部エネルギーと重力エネルギーが大きい 66/01
2.6内部エネルギーと地球の冷却 76/08
2.6.1断熱温度勾配 76/08
2.6.2ポテンシャル温度 76/08
2.6.3地球の冷却に伴う内部エネルギーの減少率内部エネルギーの減少率は 10 TW 程度 76/08
2.7重力エネルギーとその変化 86/15
2.7.1冷却による収縮 86/15
2.7.2分化による重力エネルギーの解放 86/15
2.8熱収支のまとめ単純に見積もると熱収支が合わない(地球は熱を出しすぎている)という問題 86/15
Chapter 3地球の熱史
3.1Urey 比 86/15
3.2熱史を考える方程式 8,96/15,22
3.3熱史の方程式の解の振る舞いthermal catastrophe 9,106/22,29
3.4熱史の方程式の現在付近の解からわかる現在のマントルの冷却率地球が放射性熱源の減少と歩調を合わせて冷却していると考えた場合 106/29
Chapter 4マグマ溜りの冷却
4.1マグマ溜りの存在マグマ溜りが存在すると考える根拠 10,116/29,7/06
4.2マグマ溜りの初期条件マグマ溜りができたとき superheat があるのか、最初から固体が析出しているのか 117/06
4.3一成分系の Stefan 問題 117/06
4.3.1相境界が一定の速度で進む場合 117/06
4.3.2下部境界が温度固定で、superheat が無い場合 127/13
4.3.3マグマ溜り内の対流ここは簡単に済ませる 127/13
4.4二成分系の Stefan 問題 127/13
4.4.1相境界が一定の速度で進む場合:組成的過冷却の問題mush、slurry 12,137/13,20
4.4.2mush 対流と分化物質拡散は遅いので、対流が起きるときに分化が起こる 137/20
4.4.3マグマ溜り内の対流と相変化の過冷却の問題Worster et al (1990) を題材にしてマグマ溜りで起こる分化を考える 137/20
4.4.4マグマ溜りの冷却と分化のまとめ考慮しなければいけない要素を列挙 137/20