9/24地学（第6回）
1.全球凍結の発生
全球凍結は原生代の初期と後期に起こった。(氷河の厚さ、1400m)
原生代初期はシアノバクテリアによる光合成のし過ぎで温室効果ガス(CO2)が極端に減少したため発生したとされる。
原生代後期は【超大陸ロディニア】の形成により、大陸の風化により陽イオン(Ca2+など)が海中に放出され、CO2を吸収し尽くしたから発生したとされる。
2.全球凍結の証拠
①氷河が溶けて海に流れ出る時、近くの陸地を巻き込んでいるため氷が溶けるにつれて石が海底に落下する。【ドロップストーン】という【氷河堆積物】の一つが当時の赤道付近(マンハッタン, 米)で発見されたこと。赤道は最も暖かい場所なので他全ての場所も凍っているはずである。
②氷河堆積物のすぐ上に炭酸塩岩が発見される。炭酸塩岩は炭酸イオン(大気のCO2)とカルシウムイオン(大陸の成分)で構成されているので、氷河が溶けてからすぐに風化侵食が始まったとわかる。つまりCO2の海中への吸収が全球凍結中は完全に停止していたとわかる。
また、風化侵食は高温だと活発になるので氷河が溶けた後の地球の気温は-40℃→60℃と急激に上昇した。
③13C炭素同位体比が減少した。
13Cは安定同位体であるため放射性改変しない。13C炭素同位体比を(13C/12C)で定める。
通常の場合、光合成にはより軽い12Cが使われ生物内に固定される。すなわち海中には13Cが多く取り残され、徐々に分子が大きく、分母が小さくなるので13C炭素同位体比は上昇する。
全球凍結が発生していた場合、熱く覆われた氷により光合成が停止するので12Cの割合が増加し13C同位体比は減少する。よって光合成が停止していたことがわかる。
④縞状鉄鉱層の新たな形成。
海底火山の影響で海中にFeは十分にあったが、光合成ができずO2がないので全球凍結中は新たな鉄鉱層ができなかった。新たに縞状鉄鉱層が形成されたことで全球凍結中に光合成が停止していたことがわかる。
3.スノーボールアースからの復帰
①全球凍結していても火山活動は継続し、大気中に地道にCO2を放出する。
②氷河が海面に蓋をするためCO2は吸収されず、大気中のCO2濃度が数百万年かけて上昇
③温室効果により全地球規模で急激な温度上昇が発生し、氷河が一気に融解
④海底で生き延びたシアノバクテリアがCO2を思う存分吸収(光合成)→O2増加
4.生物の急成長
①氷河融解に伴い海底に沈澱していたプランクトンなどの死骸(栄養)が攪拌され海洋表層に行き届く。
③好気的呼吸を行う真核生物が大繁栄し、O2から【コラーゲン】を生成し体を巨大化させることに成功。多細胞生物の出現。
④地球上で初の多細胞生物群【エディアカラ生物群】が登場。
【エディアカラ生物群】最後の全球凍結終了後、南オーストラリアの砂岩で発見された軟体の無脊椎動物群。
これら軟体動物の化石の本体は分解されて消滅するも、砂岩でプレスされ金型のように「跡」だけが残っている。
9/24（地学第5回）
1.原生代の始まり
【縞状鉄鉱層】原生代の海には鉄イオンが大量に含まれていて、シアノバクテリアが生成する分子状のO2と反応しあい酸化鉄が大量に沈澱した。生成物は海底に縞状に堆積
した。大量の酸素が海の中に放出されていった。
その後、海中の鉄イオンを使い切ってしまい大気中に酸素が放出される。CO2はシアノバクテリアに吸収(光合成の影響)されていく。結果、大気中のO2濃度は上昇、CO2濃度は減少していった。
O2濃度上昇により、この頃から好気性原核生物が出現したと考えられている。
2.真核生物の出現
【真核生物】DNAを核膜で保護する生物。
大気中のO2濃度が上昇したことにより、遺伝情報を酸化されない形に進化した真核生物が現れる。
【細胞内共生説】原核生物が真核生物内に取り込まれたことにより、真核生物の
細胞内小器官になったとする説。動物にはミトコンドリア、植物には葉緑体のような核とは異なるDNA構造があること、二重の膜構造があることから有力な説とされている。
9/22 地学（第4回）
1.太古代の始まり
太古代(始生代)は原始的な生物が誕生した時代とされている。
【最古の岩石】39.6億年前の【アカスタ片麻岩】が【カナダ】で発見される。
【海洋の痕跡】38億年前の【堆積岩と枕状溶岩】が【グリーンランド】で発見された。
【最古の化石】35億年前のチャートの中に核膜を持たない微生物【原核生物】の痕跡が発見された。
【最初の生物】深海底の【熱水噴出孔】付近で化学進化により、原核生物(嫌気性従属栄養生物)が誕生した。
2.化学進化
【熱水噴出孔】海嶺付近の海底でマグマに温められた熱水が海底から噴出している場所
【化学進化】無機物から有機物が生じ、生命体が生じるまでの過程
【独立栄養生物】無機物(CO2など)から有機物を合成できる生物
【従属栄養生物】自ら合成できない生物(ほぼ全ての生物)
【嫌気性生物】エネルギー生産機構に酸素を用いない生物
・古代は大気には酸素は全く存在しなかった。
・原核生物は核膜を持たないため核は露出している。
・酸素は核（DNA）を酸化させるため、原核生物にとって有害物質だった。
だから嫌気的呼吸(O2使わない)が主流だった。
しかし嫌気的呼吸は2しかATPを生産できないが、好気的呼吸(O2使う)では38も生産できる。
そのため酸素が増えてきたら好気的呼吸をする生命体が増えていくことになる。
【ユーリ・ミラーの実験】還元的な大気環境(NH3 CH4多, H2O H2少)でアミノ酸の合成を確認。しかし当時の大気はH2O CO2が大量に含まれており、酸化的環境だったと考えられるため当時の環境を再現したとは言い難い。
【アミノ酸隕石飛来説】現在の地球には隕石衝突当時の痕跡が殆ど残っていない。火星と木星の間にある小惑星群の中には地球に衝突した隕石と同じ成分を持つものが漂い続けている。はやぶさ2を用いた調査により大量の水と有機物があったことを確認。
3.光合成生物の出現
地磁気が強まったことにより【バンアレン帯】を形成。宇宙からの放射線をカットし、海中での生命誕生を後押し。
【シアノバクテリア】が誕生し、【ストロマトライト】を形成。光合成による酸素生成が開始される。
【ストロマトライト】シアノバクテリアの活動によって形成されるCaCO3等からなる【生痕化石】
光合成生物の出現により、地球上で初めて分子状のO2が生成され海中に放出された。
9/21 地学（第3回）
1.地球史の全容
・宇宙の誕生は138億年前
・地球の誕生は46億年前
地球全史は先カンブリア時代と顕生代に分けられる。先カンブリア時代は最初の88％で顕生代は残りの12%である。
【先カンブリア時代】冥王代、太古代、原生代の三つに分けられる。
【顕生代】古生代、中世代、新生代の三つに分けられる。顕生代の始まりはまともな生物が誕生してからのこと。
2.太陽系の誕生
【冥王代】地球上に地質記録が残されていない時代
①宇宙空間で周囲よりもガス(H2O, He)やチリが濃い場所で重力による収縮が起きて【原始太陽】が形成される。
②原始太陽の重力の大きさにつられてチリが集まる。
③チリは360度から原始太陽と衝突を繰り返し、次第に力を相殺しあって円盤上にのみ残る。これが【原始太陽系星雲】である。
④星雲内のチリは衝突を繰り返し無数の【微惑星】を形成する。
⑤その後軌道が重ならず生き残ったのが現在の太陽系惑星である。
3.地球の誕生
46億年前に原始地球が誕生。
【ジャイアント・インパクト説】最後の隕石衝突では火星程度の微惑星が斜めに地球に衝突し、破片が飛散する。破片が集まって月を形成。
微惑星に含まれていた岩石からガス成分が離脱するがある程度重力が大きくなっていた原始地球はそれらを保持し、【原始大気】を形成する。原始大気は主にH2O(60気圧), CO2(300気圧)で構成されていて、現在の数千倍のCO2濃度であったとされている。
ちなみに現在のCO2濃度は0.04%である。
4.熱々の地球
【マグマオーシャン】微惑星衝突の運動エネルギーが熱に変換され、原始大気(CO2, H2O)による温室効果により地球表面が1500度以上の高温のため表面が溶解しマグマの海になったこと。
【温室効果】地球表面から宇宙に向けて放射されるエネルギーを大気が吸収し大気から地表に向けて再放射する効果。温室効果ガスがない場合地表は-19度だが、温室効果ガスのおかげで14度に保てている。
5.核とマントル
マグマオーシャンの中で重い金属成分(鉄)は地球内部に沈み込み、軽い岩石成分(ケイ酸塩)は表層に浮かび上がる。これにより中心部は鉄からなる核に、周りは岩石室のマントルの2層構造が出来上がる。(先に2層構造が完成し、地殻はもう少し地表が覚めてから形成される。)
次第に表面温度が(100℃まで)低下すると大気中の水蒸気が凝結し雨を降らせ、【原始海洋】が形成される。
原始大気のうち、H2Oは海に、CO2はCa2+と反応して石灰岩(CaCO3)に変化し海底に固定される。原始大気に元から存在していた窒素(N2)は反応性が乏しいため環境に左右されず、相対的に大気の主成分になった。
9/18 物理（第4回）
1.ビオ・サバールの法則
真っ直ぐな電流によって作り出される磁場の大きさを求める。
IsinθとrとdlがdBに関係しているため,この式が得られる。
2.無限に長い直線電流
dBとdlの関係からBとlの関係を導きたい。→積分する
まずは図のように条件を設定する。
r, a, lの直角三角形から三平方や三角比を用いて変形する。
lは-∞から∞へ変化する(無限に長い直線電流から)ので右辺は定積分になる。
偶関数であることを考慮し、積分範囲を整理し式をまとめる。
3.円形電流の中心
円形に電流が流れているとすると、右ねじの法則より磁場は奥方向へできる。
θ＝90と見なすことができるため、ビオサバールに代入してみる。
∫dlはdlを一周分足し合わせた長さと考えられるため、円周の2πaと同じである。
これより、公式が得られる。
μ0＝4π×10^(-7)[Tm/A] μ0は真空の誘磁率という。
9/18 物理（第3回）
1.法則系
電流が磁場から受ける力
F=IBL （電流が磁場の中にどれくらいの長さあるか）
F[N], I[A], L[m], B(磁場の大きさ)[N/A・m ]=[Tテスラ]
2.磁性体
【強磁性体】バラバラの方向を向いているブロック(軸構造)で構成されていて、磁場によって一斉に向きが揃うと強い磁力を発生させる。(強さ 1)
Fe, Co, Ni など
【常磁性体】軸構造を持っていないため強い磁力を発生させることはない。(強さ 10^(-6))
Al, Pt, O2 など
【反磁性体】1,2以外の全て。
上から見て時計回りに回転する電子とその逆の電子があるとする。電流は電子と逆向きに流れるため、フレミングの左手の法則により、左は向心力が強まる。そのため磁場が強まるため、N極同士で反発する。これが反磁性体の仕組みである。
反発する強さは10^(-8)〜10^(-7)
Cu, Ag, H2Oなどは(微弱ながら)磁石と反発することになる。
9/14(火) 物理(第2回)
1.電池の内部抵抗
電池も原子からできているため、内部に抵抗が発生する。そこで電池を【起電力】と【内部抵抗】に分けて考える。
ここで【V=E-Ir】が成り立つ。[E(V),r(Ω)]
【第1法則】電流保存則 I1=I2+I3が成り立つ。
【第2法則】電位保存則 VAB+VBC+VCF+VFA=0が成り立つ。
