2023 年度

名古屋大学大学院環境学研究科

地球環境科学専攻
博士前期課程【専門科目大気水圏科学系
普通入試

口頭試問出題例】（注意事項）

1．専門科目は下記の 7 科目である。受験生は、出願時に選択した 2 科目を口頭により解答した。
・地球環境学 ・地球物理学
・化学 ・生物学 ・数学

・地球化学・物理学

2．本ファイルに掲載した出題例は、口頭試問での出題用に準備したものである。出
題形式が口頭試問であるために、解答に対して質問を重ねる場合があること、一題ずつ出題される場合があることに留意されたい。また、問題によっては紙に書いて解答する場合がある。

地球環境学問１

図 1 は、人類の活動がこれまでに環境に与えてきた影響が、地球の惑星としての許容限界（プラネタリー・バウンダリー）と比べて、どの程度の段階にあるのかを、９つの項目ごとに示したものである。図 1 について、以下の３つの問いに答えなさい。
１）①～⑨の項目の中で、1987 年に採択された「モントリオール議定書」によって、いち早く対策が取られはじめたものは、どれか？

答えなさい。

２）①～⑨の項目の中で、「食糧の増産」のための人類の活動が直接影響している項目を２つ挙げなさい。またそれぞれにおける具体的な人類の「活動の内容」と「活動の影響」についても、例を挙げて説明しなさい。
３）９つの項目は、実は、相互に深く関係している。①の「気候変化」に影響を与える項目を、②～⑨の中から２つ選び、それぞれが気候を変動させるメカニズムについて説明しなさい。

図１(出典) Rockström et al (2009) Nature, 461: 472–475（次ページに続く）

問２

図 2 は、地球大気のエネルギー収支を示したものであるが、人間活動の影響で、各矢印のフラックスは変化している。それについて、以下の３つの問いに答えなさい。
１）近年、温暖化の進行に伴って、「北極海の海氷の面積」が「縮小すること」が懸念されている。それによって、直接的に「減少する」のは、Ａ～Ｍのどれか？答えなさい。
２）地表面の「都市化」によって、G（顕熱）と H（蒸発散）の関係が変化する。G と Hのどちらが増大して、どちらが減少するか。その理由と共に答えなさい。
３）「温室効果ガス」の大気中での濃度の増大により、この図の中でどのような変化が起こるか。その理由とともに、説明しなさい。

図２ 地球のエネルギー収支。図中の「地表」とは地面と海面からなる。
(出典) IPCC (1995)

地球物理学問題１ 以下の問１に解答しなさい。解答には導出過程を書くこと。有効数字は 2 桁とする。
問１

成層圏界面（成層圏と中間圏の境界、気圧：1 hPa）より上にある空気を海抜 0 m の地表面に全て集めたとすると、何 m の厚さに相当するかについて求めなさい。必要に応じて次の数値を使いなさい。
（以下、全て海抜 0 m における）大気圧：1013 hPa、空気の密度：1.21 kg m–3、平均気温：288 K、重力加速度：9.8 m s–2、乾燥大気の気体定数：287 J K–1 kg–1
問題２ 下の図は地球の緯度別の放射エネルギー収支を示している。この図を見て以下の問１～４に答えなさい。
問１ 図中の(A)、(B)がそれぞれ何をあらわしているか、答えなさい。
問２ (A)が緯度によって異なる理由を説明しなさい。
問３ 放射エネルギー収支は緯度別にみるとつりあっていない。これは、大気と海洋の循環が低緯度から高緯度に熱を運ぶ役割を果たしているためである。大気と海洋でどのような循環が形成され、高緯度に熱を運ぶ役割を果たしているのかについて、それぞれの循環の特徴とともに簡潔に説明しなさい。
問４ 問３の低緯度から高緯度への熱輸送がない場合、各緯度ではどのような気温の変化が起こることが予想されるか、説明しなさい。

（次ページに続く）

問題３ 次の問１～３に答えなさい。
問１ 以下に示す２つの式より乾燥断熱減率を導出する方法を説明しなさい。
熱力学第一法則
静力学平衡の式∆𝑄𝑄 = 𝐶𝐶𝑝𝑝 ∆𝑇𝑇 − 𝛼𝛼∆𝑝𝑝∆𝑝𝑝 = −𝜌𝜌𝜌𝜌∆𝑧𝑧

これらの式中で、𝑄𝑄は非断熱加熱、𝑝𝑝は気圧、𝑇𝑇は気温、𝜌𝜌は気塊の密度、𝑧𝑧は気塊の高度、𝛼𝛼は比容、𝐶𝐶𝑝𝑝 は定圧比熱、𝑔𝑔は重力加速度を示す。
問２ 乾燥断熱減率はどのような値であるのかを説明しなさい。
問３ 乾燥断熱減率の考え方は火星においても利用できると考えられるが、何らかの変更が必要である。火星の乾燥断熱減率を計算する場合に、地球と異なる点を答えなさい。

地球化学
以下の問題１～５に口頭で答えなさい。
問題１ 対流圏大気に含まれる二酸化炭素濃度について、2020 年時点での世界平均値と産業革命前の濃度を ppm の単位で答えなさい。
問題 2 宇宙の元素存在度で存在度が大きい元素は水素とヘリウムである。これらの元素の存在量が大きいのはなぜか？ また、これら以外の元素はどのようにして生成したのか、簡潔に答えなさい。
問題 3 人為起源のエアロゾルと自然起源のエアロゾルをそれぞれ 1 つずつ挙げなさい。
問題 4 高緯度地域における降水の酸素安定同位体比（δ18O）は、低緯度地域のδ18O 値と比べて高いか、低いか、答えなさい。また、その理由についても簡潔に答えなさい。
問題 5 海底堆積物コアに含まれる底生有孔虫の CaCO3 殻のδ18O 値に影響を与える主な因子を 2 つ挙げなさい。

物理学
問題１ 次の式は振り子の微小振動についての運動方程式である。
𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑 2 𝑥𝑥+ 2𝑚𝑚𝑚𝑚+ 𝑚𝑚𝑚𝑚02 𝑥𝑥 = 𝑚𝑚𝐹𝐹0 sin (𝜔𝜔𝜔𝜔)
2𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑡𝑡

𝑥𝑥は振動による変位、 𝑡𝑡は時間、 𝑚𝑚はおもりの質量である。𝛾𝛾、𝐹𝐹0 、𝜔𝜔、𝜔𝜔0 はそれぞれ時間によらない定数とする。𝑡𝑡 = 0で振り子に微小な振動を与え、その後の振り子の運動を観察する。

問１～４に答えよ。

問１ 𝛾𝛾 = 0および𝐹𝐹0 = 0のとき、𝜃𝜃 ≪ 1では振り子の運動方程式が𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑑𝑑 2 𝜃𝜃
= −𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝑑𝑑𝑡𝑡 2と近似的に書けることを説明せよ。ここで、 𝑙𝑙は糸の長さ、𝜃𝜃は糸の回転角、 𝑔𝑔は重力加速度である。

問２ 問１の結果から、振り子の固有角振動数𝜔𝜔0 を求めよ。

問３ 𝛾𝛾 ≠ 0および𝐹𝐹0 = 0のとき、振り子の運動の特徴を説明せよ。

問４ 𝛾𝛾 ≠ 0および𝐹𝐹0 ≠ 0のとき、振り子の運動の特徴を説明せよ。

問題２ 次の問１～３に答えよ。

問１ 熱力学における温度と熱の概念を説明しなさい。
問２ 物質の比熱とは何かを説明しなさい。
問３ 積一定の物質に与えられる熱とそれによる温度変化の関係を示しなさい。
問題３ 次の問１～２に答えよ。
問１ 剛体の回転運動において固定軸のまわりの慣性モーメントとはどのような量であるかを説明しなさい。
問２ 一般に剛体の回転運動において、問 1 の慣性モーメントと力のモーメントとの関係はどのようなものかを説明しなさい。

化学
以下の問題１～６に答えなさい。
問題 1 Fe3+ １個は 23 個の電子を持っている。質量数 56 の鉄原子の原子核中には何個の中性子が含まれているか、答えなさい。
問題 2 メタン、アセチレン、水、アンモニア、四塩化炭素、二酸化炭素、硫化水素の 7 種類の分子について、以下の問 1〜4 に答えなさい。
問 1 それぞれの分子式を書きなさい。
問 2 それぞれの分子の幾何学的な形（直線・二等辺三角形・三角錐・四面体）を答えなさい。
問 3 分子の極性の有無は、正電荷の重心と負電荷の重心とが一致するかどうかによって決まると考えたとき、7 種類の分子の中で極性のある分子を全て答えなさい。
問 4 水の沸点（100℃）は、同じ 16 族元素の水素化合物であり、かつ分子量の大きい硫化水素の沸点（－61℃）に比べて高い。その理由を答えなさい。
問題 3 分子式 C6H12 で表される炭化水素の異性体のうち、二重結合をもち、かつ不斉炭素原子を持つものを 1 つ挙げ、その化学構造式を答えなさい。
問題 4 分子式 C5H10 で表される炭化水素の異性体のうち、環状構造をもち、かつシスートランス異性体をもつものを 1 つ挙げ、その化学構造式を答えなさい。
問題 5 二酸化硫黄と酸素を混合し、高温に保つと三酸化硫黄を生じる。
2SO2 + O2 ⇔ 2SO3 + 47kcal
これは可逆反応である。この反応が平衡になっているときに、次の(1)〜(3)の変化を与えた場合、平衡はどちらに移動するか。「左」、「右」、「移動しない」で答えなさい。
(1) 圧力（全圧）を高くする。
(2) 温度を上げる。
(3) 触媒を加える。

(次ページに続く)

問題 6 アンモニアは水溶液中で次のように一部電離し、弱い塩基性を示す。
NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH－
この化学平衡に対する塩基解離定数 Kb は、うすいアンモニア水溶液では

Kb = [NH4+][OH－]/[NH3]で表される。これに関する以下の問 1〜2 に答えなさい。
問 1 アンモニアのモル濃度(mol/L)を c，電離度をαとして、電離定数 Kb をｃとαで表しなさい。
問 2 0.18 mol/L のアンモニア水溶液における電離度と水素イオン濃度を求めなさい。ただし，Kb =1.8×10－5 mol/L、水のイオン積 Kw=1×10－14 とする。有効数字 1 桁で答えなさい。

生物学
生物学を選択した受験生がいなかったため、出題例はない。
主な出題範囲については受験案内に掲載の資料を参考にすること。

数学
問題１ 次の問１～３に答えなさい。
問 1 次の不定積分を計算する手順を述べなさい。

問２ 問１の不定積分を計算しなさい。

� 𝑥𝑥𝑒𝑒 −𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑

問３ 問２の結果を利用し、 𝑎𝑎 > 0のとき次の定積分を求めなさい。
∞

� 𝑥𝑥𝑒𝑒 −𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑0問題２ 次の問１～３に答えなさい。
問１ ある関数 f(x)が線形であるとはどういうことかを説明しなさい。
問２ ベクトルの直交の定義のアナロジーとして、二つの関数が直交することの定義を示しなさい。
問３ ある関数の集合が直交関数系であるとはどういうことかを説明しなさい。