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地層と地球の歴史(知識)の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校地学 地層と地球の歴史(知識)

先カンブリア時代の原生代には、地球の表面全体が氷に覆われる全球凍結(スノーボールアース)が起こったと考えられている。全球凍結の状態から地球が脱した仕組みとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

  • ア 地表を覆う氷によって太陽放射の反射率が低下し、地表が吸収する太陽放射のエネルギーが増加した。
  • イ シアノバクテリアの光合成が盛んになり、大気中の二酸化炭素が大量に吸収されて温室効果が強まった。
  • ウ 火山活動で放出された二酸化炭素が、風化や光合成でほとんど消費されずに大気中に蓄積し、温室効果が強まった。
  • エ 陸上の岩石の化学的風化が活発になり、大気中の二酸化炭素が岩石や海洋に取り込まれて温室効果が強まった。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(58 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 地層と堆積岩・化石
  2. 示準化石と示相化石
  3. 風化・侵食・運搬・堆積
  4. 堆積構造と地層の上下判定
  5. 地層の重なりの法則と不整合
  6. 地質時代の区分
  7. 原始の大気と海洋・酸素の増加
  8. 気象の観測と大気の圧力
  9. 大気の組成と鉛直構造
  10. 実験器具の使い方と安全
  11. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  12. 熱運動と絶対温度
  13. 熱の移動と熱平衡
  14. 熱膨張
  15. 熱の伝わり方(伝導・対流・放射)
  16. 回路の性質と計器の使い方
  17. 電流と磁界・電磁誘導の用語
  18. 磁場と磁力線
  19. 電流がつくる磁場(右ねじの法則)
  20. 電磁誘導とレンツの法則・ファラデーの法則
  21. 小数の四則計算
  22. 円の周の長さと面積
  23. 分数のたし算・ひき算
  24. 分数のかけ算・わり算
  25. おうぎ形の弧の長さと面積
  26. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  27. 四則の混じった計算の順序
  28. 三角形・四角形の面積
  29. 正負の数の加法・減法
  30. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  31. 約数の見つけ方
  32. 素因数分解と約数の個数
  33. 平方根の意味と根号の簡単化
  34. 三平方の定理
  35. 特別な直角三角形の辺の比
  36. 弧度法と単位円による三角関数
  37. 音の伝わり方と大きさ・高さ
  38. 音の振動数と波形
  39. 横波・縦波と波の要素
  40. 交流の発生と実効値
  41. 自己誘導と相互誘導
  42. 力の種類とはたらき
  43. 静電気・放電と電子
  44. 帯電と電気量保存の法則
  45. クーロンの法則と電場・電気力線
  46. 電位・等電位面と電場の関係
  47. 導体の静電誘導
  48. 不導体の誘電分極
  49. コンデンサーの電気容量を決めるもの
  50. 電流の正体と電流の向き
  51. オームの法則と抵抗率
  52. 電力・電力量とジュール熱
  53. コイル・コンデンサーの交流に対するはたらき
  54. コンデンサーの静電エネルギー
  55. 電気振動
  56. 電磁波の性質と種類
  57. 地球の熱収支と温室効果
  58. 全球凍結

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

全球凍結から脱するには地球が温暖化する必要があります。大気中の温室効果ガス(二酸化炭素)の量を増やしたり減らしたりするはたらきを思い出しましょう。

ヒント 2

二酸化炭素を大気中から取り除くのは岩石の化学的風化と光合成、大気中に供給するのは火山活動です。地表が氷で覆われると、どのはたらきが止まり、どのはたらきが続くかを考えましょう。

ヒント 3

光合成や風化は二酸化炭素を減らすはたらきなので、それらが活発になって温室効果が強まるという選択肢は誤りです。また、氷は太陽放射をよく反射することにも注意して、残りの選択肢を比べましょう。

答えと解説

答えを見る

ウ

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解説を読む

全球凍結の状態では、地表が氷で覆われているため、陸上の岩石の化学的風化や海洋の生物による光合成がほとんど起こらない。ふだんは風化や光合成によって大気中の二酸化炭素が取り除かれているが、全球凍結中はこのはたらきが止まる。一方、火山活動は氷の下でも続くので、火山ガスとして放出された二酸化炭素は消費されずに大気中に蓄積していく。やがて大気中の二酸化炭素濃度が非常に高くなると温室効果が強まり、氷がとけて全球凍結から脱したと考えられている。したがって正解はウである。

誤りの選択肢について:
- ア 氷や雪は太陽放射をよく反射するので、地表が氷に覆われると反射率(アルベド)は高くなり、地表が吸収するエネルギーは減少する。「反射率が低下し」が誤り。反射率が高まることは、むしろ寒冷化を強めるはたらきをする。
- イ 光合成は二酸化炭素を吸収するので、光合成が盛んになると大気中の二酸化炭素は減少し、温室効果は弱まる。また全球凍結中は海が氷に覆われ、光合成はほとんど行われない。
- エ 化学的風化は大気中の二酸化炭素を消費するはたらきであり、二酸化炭素が取り込まれれば温室効果は弱まる。また全球凍結中は陸地が氷に覆われ、風化はほとんど進まない。

別解

全球凍結の脱出機構は、火山活動で放出されたCO2が、氷床に覆われて風化が抑えられたため消費されず大気中に蓄積し、温室効果が強まって氷が融けた、というものである。

ア:氷は反射率(アルベド)が高いので、氷に覆われると反射率は上昇し、吸収する太陽放射は減少する。「低下」は誤り。むしろ全球凍結が進む正のフィードバックである。
イ:光合成によるCO2吸収は温室効果を弱める(寒冷化の方向)。「温室効果が強まった」は矛盾しており誤り。
ウ:火山ガスのCO2が、氷に覆われて風化が抑制され、海も凍って光合成も衰えたため消費されずに蓄積し、温室効果が強まった。教科書の説明と一致し正しい。
エ:化学的風化の活発化によるCO2吸収は温室効果を弱める。「強まった」は矛盾しており誤り。また、風化が活発になるのは脱出後である。

よって正解はウ。

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