中学 地学
大地・天気・天体。地球そのものを観察する学問。スケールが大きい分、図がすべての近道。
目次
Unit 0 — 小学校の復習
地面の下がどうなっているかを、絵で確認する。
① 地球は層になっている
② マグマと火山
地下深くの岩石が、高温でとけたものがマグマ。マグマが地表に出ると火山の噴火になる。
Unit 0 のまとめ
- 地球は層になっている(地殻・マントル・外核・内核)
- 地下のとけた岩石=マグマ
- マグマが地表に出る現象=火山の噴火
Unit 1 — 火山と火成岩
マグマから火山、火山から火成岩までのつながりを理解し、岩石の名前と特徴を見分けられるようになる。
① マグマと火山の断面
📚 用語
- マグマ地下深くで岩石が高温でとけたもの。1000℃以上。
- マグマだまり地下にあるマグマの貯蔵庫のようなところ。
- 溶岩ようがんマグマが地表に流れ出たもの。冷えると固まる。
- 火口かこうマグマが噴出する穴。
- 火山噴出物かざんふんしゅつぶつ溶岩・火山灰・軽石・火山弾・火山ガスなど、火山から出るもの全体。
② 火山の形 — マグマの「ねばりけ」で決まる
同じ火山でも形がちがう。これはマグマのねばりけのちがい。ねばりけが強いほどドーム状、弱いほど平たい。
目からウロコ:ねばりけ1つで全部つながる
「ねばりけが強い」と知ったら、次のことが全部わかる:
- 形 → ドーム状になる
- 噴火 → 爆発的になる
- 色 → 白っぽい
- 温度 → 低め(800〜900℃)
- 岩石 → 流紋岩・花こう岩のグループ
逆に「ねばりけが弱い」も全部逆。1つの軸で全部つながっているのが地学の美しさ。
③ 火山噴出物
火山から出てくるものをまとめて火山噴出物という。5種類くらい覚えよう。
④ 火成岩 — マグマが固まった岩石
マグマが冷えて固まった岩石をまとめて火成岩(かせいがん)という。どこで・どれくらいの速さで冷えたかで2種類に分かれる。
顕微鏡でみるとちがいが分かる
目からウロコ:「斑」と「等粒」のちがいは「時間」
深成岩(深い場所でゆっくり冷える)=結晶が育つ時間がたっぷりあるから、全部の鉱物がじっくり大きな結晶になる。
火山岩(地表で急いで冷える)=結晶が育つ時間がないから、ほとんどが細かい粒のまま固まる。ただし地下にいた時間が長かった部分だけは大きな結晶(斑晶)になっている。
顕微鏡で岩石を見れば、「どこでどう冷えたか」がわかる。
⑤ 火成岩の6種類
火山岩 3種類、深成岩 3種類、計6つを表で覚える。色(白→黒)とねばりけと対応している。
よくある間違い:「玄武岩は深成岩」← ✗
玄武岩は火山岩。斑れい岩が同じ黒系の深成岩。
名前と種類の対応を、必ず表で覚える。バラバラに覚えると混乱する。
📚 用語
- 火成岩かせいがんマグマが冷えて固まった岩石全体。火山岩と深成岩に分かれる。
- 火山岩かざんがん地表近くで急に冷えた火成岩。斑状組織。流紋岩・安山岩・玄武岩。
- 深成岩しんせいがん地下深くでゆっくり冷えた火成岩。等粒状組織。花こう岩・閃緑岩・斑れい岩。
- 斑状組織はんじょうそしき細かい石基の中に大きな斑晶が散らばっているつくり。火山岩の特徴。
- 等粒状組織とうりゅうじょうそしき同じくらいの大きさの結晶がぎっしり並んだつくり。深成岩の特徴。
練習① 火山と火成岩
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earth-1-q1
マグマが地表に出たものを何といいますか。
溶岩
-
earth-1-q2
ねばりけが強いマグマでできる火山の形を答えなさい。
ドーム状(おわんを伏せた形)
-
earth-1-q3
富士山はどのような形の火山ですか。
成層火山(円錐形)
-
earth-1-q4
ねばりけが弱いマグマでできる岩石の色は、白っぽいですか、黒っぽいですか。
黒っぽい
-
earth-1-q5
火山噴出物を5つ答えなさい。
溶岩、火山灰、軽石、火山弾、火山ガス
-
earth-1-q6
マグマが地表近くで急に冷えてできた岩石を何といいますか。
火山岩
-
earth-1-q7
マグマが地下深くでゆっくり冷えてできた岩石を何といいますか。
深成岩
-
earth-1-q8
火山岩のつくり「斑状組織」とはどんなつくりですか。
細かい粒(石基)の中に、大きな結晶(斑晶)が散らばっているつくり。
-
earth-1-q9
深成岩で見られる「等粒状組織」のでき方を、冷え方と関連づけて説明しなさい。
地下深くでゆっくり冷えるため、すべての鉱物が時間をかけて大きな結晶になるから。
-
earth-1-q10
次の岩石は火山岩・深成岩のどちらですか。
(a) 花こう岩 (b) 玄武岩 (c) 安山岩 (d) 斑れい岩
(a) 深成岩 (b) 火山岩 (c) 火山岩 (d) 深成岩
-
earth-1-q11
白っぽい色をした深成岩を答えなさい。
花こう岩
-
earth-1-q12
玄武岩と斑れい岩はどちらも黒っぽい。違いは何ですか。
玄武岩は火山岩(斑状組織)、斑れい岩は深成岩(等粒状組織)。冷え方が違うのでつくりが違う。
Unit 2 — 地震
P波とS波のちがいを軸に、初期微動継続時間・震度・マグニチュードを使いこなせるようになる。
① 震源と震央
② P波とS波
地震では2種類の波が同時に発生する。P波(速い)とS波(遅い)。
観測点での波形
目からウロコ:初期微動継続時間 = 震源までの距離
P波が早く到着して、S波がそのあと到着するまでの時間(=初期微動継続時間)は、震源距離に比例する。
つまり、初期微動継続時間が長い = 震源が遠い。逆に短ければ近い。
これを使うと、初期微動継続時間から震源距離が計算できる。大森公式と呼ばれる:
震源距離 [km] ≒ 8 × 初期微動継続時間 [秒]
例:初期微動継続時間が5秒なら、震源距離は約40km。
緊急地震速報のしくみ
科学者の目:P波の早さを利用して、S波が来る前に警報を出す
P波は速いが揺れが小さい。S波が遅れて来て大きく揺れる。
地震計でP波を検知した瞬間に、コンピュータが「あと数秒でS波が来る」と計算 → スマホや家電に警報を送る。これが緊急地震速報。
つまり「P波がS波より速い」という物理特性を、人命を守る仕組みに変えている。
③ 震度とマグニチュード
地震の大きさを表す数字は2種類。震度(揺れの強さ)とマグニチュード(地震そのものの規模)。
よくある間違い:「マグニチュードが大きい=必ず激しく揺れる」← ✗
マグニチュード(M)が大きくても、観測点が震源から遠ければ震度は小さい。
例:M7 の地震でも、震源から500km離れていれば震度は1〜2にしかならない。
同じ地震でも、震源近くは震度6、遠くは震度2、ということが起こる。
📚 用語
- 震源しんげん地震が発生した地下の場所。
- 震央しんおう震源の真上の地表点。
- P波最初に到着する速い波。揺れは小さい(初期微動)。
- S波遅れて到着する遅い波。揺れが大きい(主要動)。
- 初期微動継続時間P波到着〜S波到着までの時間。震源距離に比例。
- 震度しんど観測点での揺れの強さ。0〜7の10段階。
- マグニチュード(M)地震そのもののエネルギーの大きさ。1つの地震で1つ。
練習② 地震
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earth-2-q1
震源と震央のちがいを説明しなさい。
震源は地下の地震が発生した場所。震央はその真上の地表の点。
-
earth-2-q2
P波とS波で、先に到着するのはどちらですか。
P波(Primary、第1の波)
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earth-2-q3
P波到着からS波到着までの時間を何といいますか。
初期微動継続時間
-
earth-2-q4
初期微動継続時間が長いと、震源は近いですか、遠いですか。
遠い(震源距離に比例する)
-
earth-2-q5入試頻出
初期微動継続時間が10秒の地点では、震源距離はおよそ何kmですか(大森公式 8倍)。
約80 km(8 × 10 = 80)
詰まったら → 大森公式(震源距離 ≒ 8 × 継続時間)を見直す
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earth-2-q6入試頻出
震度とマグニチュードのちがいを答えなさい。
震度は観測点での揺れの強さ(場所により変わる)。マグニチュードは地震そのもののエネルギーの大きさ(1つの地震で1つの値)。
-
earth-2-q7
震度は何段階に分かれていますか。
10段階(0、1、2、3、4、5弱、5強、6弱、6強、7)
-
earth-2-q8
マグニチュードが1大きい地震は、エネルギーが何倍になりますか。
約32倍
-
earth-2-q9
緊急地震速報は、P波・S波のどちらを使って警報を出していますか。理由とともに答えなさい。
P波を使う。P波の方が速いので、先に検知して大きな揺れ(S波)が来る前に警報を出せる。
-
earth-2-q10
マグニチュード7の地震が発生したが、観測地点の震度は2だった。これは矛盾しているか?理由とともに答えなさい。
矛盾しない。マグニチュードが大きくても、観測地点が震源から遠ければ震度は小さくなる。
Unit 3 — 地層と化石
地層のでき方、堆積岩6種、示準化石と示相化石のちがいをマスターする。
① 風化・侵食・運搬・堆積
② 堆積岩 6種
よくある間違い:「石灰岩とチャートはどっちが塩酸で溶ける?」
石灰岩(CaCO₃)は塩酸でとけて CO₂ を出す。チャート(SiO₂)は溶けない。
どちらも生き物の遺骸からできるが、成分がちがう(カルシウムかケイ素か)。試験頻出。
③ 示準化石と示相化石
目からウロコ:化石は「タイムカプセル」と「地理カプセル」
示準化石を見つけたら → その地層の時代がわかる(恐竜なら中生代)。
示相化石を見つけたら → 当時その場所がどんな環境だったか分かる(サンゴなら暖かい浅い海)。
1個の化石から2種類の情報が読み取れる ── これが化石の威力。
📚 用語
- 風化ふうか岩が温度差や水分でぼろぼろ崩れる現象。
- 侵食しんしょく流れる水が岩や土を削ること。
- 堆積岩たいせきがん運ばれた土砂が積もって固まった岩石。れき岩・砂岩・泥岩・凝灰岩・石灰岩・チャート。
- 示準化石しじゅんかせき地層の年代を示す化石。短い時代だけに広く分布した生物。
- 示相化石しそうかせき当時の環境を示す化石。特定の環境にしか住めない生物。
練習③ 地層と化石
- earth-3-q1岩石が長い時間で表面から崩れていく現象を何といいますか。
風化
- earth-3-q2地層をつくる4つの段階を順に答えなさい。
風化 → 侵食 → 運搬 → 堆積
- earth-3-q3堆積岩のうち、粒が最も大きいのは何ですか。
れき岩(2mm以上の粒)
- earth-3-q4火山灰が積もって固まった堆積岩を何といいますか。
凝灰岩(ぎょうかいがん)
- earth-3-q5うすい塩酸をかけたら泡(CO₂)が出る堆積岩は何ですか。
石灰岩(炭酸カルシウムを含む)
- earth-3-q6非常に硬く、塩酸でも溶けない堆積岩を何といいますか。
チャート(二酸化ケイ素 SiO₂ が主成分)
- earth-3-q7地層の年代を知る手がかりとなる化石を何といいますか。
示準化石
- earth-3-q8当時の環境を知る手がかりとなる化石を何といいますか。
示相化石
- earth-3-q9アンモナイトの化石が出る地層は、いつの時代のものですか。
中生代
- earth-3-q10サンゴの化石が出る地層は、当時どんな環境だったと考えられますか。
暖かく浅いきれいな海(サンゴが生息できる環境)
Unit 4 — 大気と天気
気圧・湿度・雲のでき方を理解して、天気の変化を予想できるようになる。
① 気圧とは — 空気の重さ
空気にも重さがあり、地表の上から空気の柱が押している。これが気圧。単位は hPa(ヘクトパスカル)。海面付近で約 1013 hPa。
② 雲のでき方
空気が上昇すると気圧が下がり、空気が膨張して温度が下がる。冷えた空気の中の水蒸気が水滴になって雲ができる。
③ 湿度 — 空気中の水蒸気量
同じ気温の空気でも、含む水蒸気量に上限がある。これを飽和水蒸気量という。湿度はこれに対する割合。
目からウロコ:「露点」は水蒸気が水になる温度
空気を冷やしていくと、ある温度で湿度100%(飽和)になる。さらに冷やすと水蒸気が水滴になる。この温度を露点という。
朝に草の上に水滴がつく「露」、冷たいコップの周りにつく水滴、雲・霧 ── 全部「空気が露点まで冷えた」結果。
④ 高気圧と低気圧
📚 用語
- 気圧きあつ空気が押す力。単位 hPa。地表で約1013 hPa。
- 飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょうその温度で空気1m³に含むことができる最大の水蒸気量。
- 湿度しつど飽和水蒸気量に対する現在の水蒸気量の割合 [%]。
- 露点ろてん空気を冷やしたとき、水蒸気が水滴になり始める温度。
- 高気圧/低気圧周りより気圧が高い/低い場所。下降/上昇気流をつくる。
練習④ 大気と天気
- earth-4-q1気圧の単位を答えなさい。
hPa(ヘクトパスカル)
- earth-4-q2標準的な海面付近の気圧は何 hPa ですか。
約1013 hPa
- earth-4-q3高い山に登ると気圧はどうなりますか。
下がる(低くなる)
- earth-4-q4雲ができる手順を3段階で書きなさい。
① 空気が上昇する → ② 気圧が下がり膨張して温度が下がる → ③ 水蒸気が水滴・氷の粒になる
- earth-4-q5飽和水蒸気量とは何ですか。
その温度で空気1m³が含むことができる水蒸気の最大量。
- earth-4-q6露点とは何ですか。
空気を冷やしていったとき、水蒸気が水滴になり始める温度(湿度100%になる温度)。
- earth-4-q7湿度の公式を書きなさい。
湿度 [%] = 現在の水蒸気量 ÷ 飽和水蒸気量 × 100
- earth-4-q8高気圧の中心では、上昇気流と下降気流のどちらが起きていますか。
下降気流
- earth-4-q9低気圧の中心では、天気はどうなりやすいですか。理由とともに答えなさい。
くもりや雨になりやすい。上昇気流が起きて雲ができやすいから。
- earth-4-q10気温20℃の飽和水蒸気量を17.3g/m³とする。空気1m³中に水蒸気が8.65g含まれているときの湿度は?
8.65 ÷ 17.3 × 100 = 50%
Unit 5 — 天気の変化
前線・気団・日本の四季の天気を理解する。天気予報が読めるようになる。
① 前線 — 暖気と寒気の境目
性質の違う空気のかたまり(気団)がぶつかると、境目に前線ができる。前線では雲ができ、天気が変わる。
② 日本の四季の天気
目からウロコ:日本の四季は「気団のせめぎ合い」が作る
日本周辺には4つの気団がある(シベリア・オホーツク海・小笠原・揚子江)。
どの気団が強いかで季節が決まる。冬はシベリア(寒く乾燥)、夏は小笠原(暖かく湿った)。
📚 用語
- 気団きだん広い範囲で性質が一様な空気のかたまり。
- 前線ぜんせん気団どうしの境目。雲ができ、天気が変わる。
- 寒冷前線/温暖前線寒気が押し上げる/暖気が乗り上げる。
- 梅雨前線/秋雨前線気団のせめぎ合いで停滞する前線。長雨をもたらす。
- 西高東低/南高北低冬/夏の典型的な気圧配置。
練習⑤ 天気の変化
- earth-5-q1気団とは何ですか。
広い範囲で温度・湿度がほぼ同じ空気のかたまり。
- earth-5-q2寒冷前線の特徴を書きなさい。
寒気が暖気の下にもぐり込み、暖気を急激に押し上げる。積乱雲ができ、短時間に激しい雨。通過後は気温が下がる。
- earth-5-q3温暖前線の特徴を書きなさい。
暖気が寒気の上にゆるやかに乗り上げる。広い範囲に弱い雨が長時間降る。通過後は気温が上がる。
- earth-5-q4冬の日本の典型的な気圧配置を答えなさい。
西高東低
- earth-5-q5夏の日本の典型的な気圧配置を答えなさい。
南高北低
- earth-5-q6梅雨前線をつくる2つの気団を答えなさい。
北のオホーツク海気団(冷涼・湿)と南の小笠原気団(暖・湿)
- earth-5-q7冬に日本海側で雪が多く、太平洋側で乾燥する理由を書きなさい。
シベリア気団からの北西の風が日本海で湿気を含み、日本海側の山で雪を降らせる。残った乾いた空気が太平洋側に流れる。
- earth-5-q8春と秋に天気が周期的に変わる理由を書きなさい。
移動性高気圧と温帯低気圧が交互にやってくるから。
- earth-5-q9停滞前線とは何ですか。
暖気と寒気の勢力がほぼ等しく、ほとんど動かない前線。梅雨前線・秋雨前線などがこれ。
- earth-5-q10低気圧の中心と前線の関係を書きなさい。
温帯低気圧の中心からは、寒冷前線と温暖前線が伸びる(一般に温暖前線が東、寒冷前線が南西方向)。
Unit 6 — 天体
太陽系・月の満ち欠け・四季の星座・地球の自転と公転を理解する。理科の最終単元。
① 太陽系
② 地球の自転と公転
地球は1日に1回軸を中心に回転している(自転)。同時に1年に1回太陽のまわりを回っている(公転)。
これが「昼と夜」「四季」の正体。
③ 月の満ち欠け
④ 四季の星座
地球が太陽のまわりを公転しているので、夜空に見える星座は季節で変わる。
- 春:しし座、おとめ座
- 夏:さそり座、はくちょう座(夏の大三角)
- 秋:ペガスス座(秋の四辺形)
- 冬:オリオン座、おうし座(冬の大三角)
目からウロコ:「季節がある」のは地球の地軸が傾いているから
地球の地軸は公転面に対して23.4°傾いている。だから、同じ場所でも夏は太陽の光が高い角度で当たり(暖かい)、冬は低い角度になる(寒い)。
もし地軸が傾いていなければ、季節も四季の星座の違いもなかった。
📚 用語
- 自転じてん天体が自身の軸を中心に回転すること。地球は1日1回。
- 公転こうてん天体が他の天体のまわりを回ること。地球は太陽のまわりを1年で1周。
- 惑星わくせい太陽のまわりを公転する天体。水・金・地・火・木・土・天・海の8つ。
- 衛星えいせい惑星のまわりを公転する天体。地球の衛星は月。
- 恒星こうせい自ら光る天体。太陽もその一つ。
練習⑥ 天体
- earth-6-q1太陽系の惑星を太陽に近い順に答えなさい。
水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星
- earth-6-q2地球の自転とは何ですか。所要時間も書きなさい。
地球が地軸を中心に1日(約24時間)で1回転すること。昼夜の原因。
- earth-6-q3地球の公転とは何ですか。所要時間も書きなさい。
地球が太陽のまわりを1年(約365日)で1周すること。
- earth-6-q4地球に四季がある理由を書きなさい。
地軸が公転面に対して23.4°傾いたまま公転しているため、太陽の高度が季節で変わるから。
- earth-6-q5月の満ち欠けの周期はおよそ何日ですか。
約29.5日(約1ヶ月)
- earth-6-q6新月と満月のとき、月・地球・太陽の位置関係を書きなさい。
新月:太陽—月—地球の順(月が太陽と同じ方向)。満月:太陽—地球—月の順(月が太陽の反対側)。
- earth-6-q7恒星と惑星のちがいを書きなさい。
恒星は自ら光る天体(太陽など)、惑星は恒星のまわりを公転し、自ら光らず恒星の光を反射する。
- earth-6-q8地球から見て、月が太陽を完全に隠す現象を何といいますか。
日食(皆既日食)
- earth-6-q9夏の大三角を作る3つの1等星を答えなさい。
ベガ(こと座)、アルタイル(わし座)、デネブ(はくちょう座)
- earth-6-q10冬の代表的な星座とその1等星を1つ答えなさい。
オリオン座(リゲル、ベテルギウス)、おおいぬ座(シリウス)など