地球は丸く、その半径は約 6,400 km で、太陽の周りを回っており、地震は地下深くで起こっている…ということをどうやって信じるか？

地球が丸いという結論に、人類はどうして辿りつけたであろうか？現代地球科学の基本的な考え方を、歴史的プロセスを踏まえて理解する。また、地球内部で発生する地震や活動するマグマなど直接「観る」ことができないものを推定する術を学ぶ。その際、連立1次方程式や2次関数を道具として活用し、自然現象を数学の問題に置き直した上で、それを解くことが有効である。最後には演習を交え、「GPS衛星の信号から現在地を特定する」「火山の膨張具合から地下のマグマの量を推定する」など、具体的な問題を考える。

地球は46億年前に誕生し、その表面と内部は動き続けている、ということの証拠は？

19世紀まで、地球の年齢は謎であった。20世紀に入り、放射性物質の利用により、地球の年齢は40億年以上であることが判明した。まずは岩石の年齢を推定する方法を学び、地球最古の岩石の年齢と、地球に飛来する隕石の年齢について紹介する。これによって、地球がいつ、どうやってできたかが推測される。次の問題は、大地と海底の成因である。地球表層の動きを記述するプレートテクトニクス理論は、その疑問を一気に解決した。また、20世紀後半からは表層だけでなく地球内部についての理解も追いついてきた。地質学・地震学を始め様々な知見を紹介し、それらがいかにプレートテクトニクスを裏付けるかを明らかにする。

風はなぜ吹くのか？地球の表面全てが氷に覆われた時代があった？

大気の定常的な振る舞いを学ぶ。その基本となるのは大気に働く力であり、それは地球の自転と温度によって決まる。ただし地球の歴史上、大気が常に現在と変わらない気温だったわけではない。その変遷を理解するためには、太陽から地球に振り注ぐエネルギーがいかに地球を暖めるかを理解する必要がある。場合によっては、地球表面全体が氷に閉ざされてしまうこともあり、そのメカニズムを簡単な数理モデルで再現する。

生命が進化する、ということの証拠は何か？「鳥は恐竜であり、哺乳類・爬虫類・両生類は魚類である」とはどういうことか？

生命がいかに誕生し、酸素を放出し、進化・絶滅してきたかを学ぶ。それぞれの話題について様々な仮説があり、本講義ではその一部にしか触れることができないが、歴史的に古い説から最新の論文までを交えて構成する。いずれの過程においても、地球環境の変動との相互作用があり、生物学だけでは解き明かせない歴史があったものと考えられる。進化の過程においては、上記テーマに挙げた不可解な疑問も生じるなど、決して自明ではないことが次々と現れる。

3−4週に1回程度のオンライン小テストにより、講義中に紹介した地球科学における、様々な仮説の背景にある科学的な考え方についての理解と、その応用能力を問う。全ての小テストの合計点を100点満点換算し成績に反映する。