第６回国際アルゼンチン大会二次選抜問題（第４回日本地学オリンピック本選）

I 地質問題は岩石・鉱物・化石鑑定問題につき、問題・解答はありません
II 海洋問題
III 天文（望遠鏡操作）＊申し訳ありませんが、本試験の解答は準備できておりません。

海洋分野問題
次の文章を読み、以下の問１～問３に答えよ。
海洋は大気の約千倍の熱容量をもち、大気との間で熱や水蒸気などをやり取りすることにより、大気の状態に大きな影響を与えている。また、海洋の変化は大気のそれに比べてゆっくりとしており、大気の長期変動（数年より長い規模の変動）は基本的に海洋がコントロールしていると考えられている。しかし、海洋が大気の変動を具体的にどのようにコントロールしているかについては未解明の点が多い。その最大の原因は、長い間、海洋内部の状態を表す水温、塩分等の観測を継続的に行うことができなかったことにある。
そのような状況を打破するために、2000 年より国際観測計画「アルゴ」が始められた。この計画の主役となるのは「フロート」と呼ばれる、長さ 2m ほどの漂流型の自動観測装置である。フロートは水平移動を行うことはできないが、自身の体積を変化させ、浮力を変えることにより、浮き沈みを行うことができる。フロートは通常は深さ 1000m を漂流し、10 日に一度、深さ 2000mまで一旦沈んだのち、水温・塩分等を計測しながら海面まで浮上する。そして海面で衛星にデータを送信したあと、再び深さ 1000m へと戻る（図１）。このフロートを全世界の海洋に 3000 個投入し、300km 四方に 1 個の割合で分布させて水温・塩分の状態を監視するというのが、アルゴ計画の概要である。
参加各国の協力によりフロートの展開が進み、2007 年ごろに全 3000 個の観測網が完成した（図２）。個々のフロートの寿命は 4 年程度であるため、現在でも年間 800 個程度のフロートが分布密度の低くなった場所を中心に補充され、3000 個の観測網が維持されている。今後、フロートが観測したデータにより、気候変動における海洋の役割が明らかになることが期待される。
問１
フロートが海面に滞在しているのは 10 日間の観測周期のうちの半日程度であるが、海面における流れの影響により、文中下線部で述べたように、フロートの密度が時間とともに低下していく海域が存在する。それはどのような海域か。理由とともに答えよ。
問２
図３は、日本近海で投入されたフロート（フロート A とよぶ）が投入後の約半年間に観測した、深さ 1000m までの水温および塩分の時間変化を表す。フロート A は通常のアルゴ計画のフロートとは異なり、2 日周期で観測を行い、約半年間に 91 回の観測を行った。
（１）
観測期間中、フロート A は黒潮続流を一度横切った。（黒潮続流とは、日本の南岸を流れてきた黒潮が千葉県沖で岸を離れたのち、東に向かう流れのことである。） そのことはフロート A が観測した、深さ 300m より下の水温・塩分構造の変化に表れている。フロート A は黒潮続流を南向きに横切ったのか、あるいは北向きに横切ったのか。理由とともに答えよ。

（２）フロート A が観測した、およそ 300m より上の水温・塩分構造には、黒潮続流の南北の海域差に加え、大きな季節変化が表れている。この季節変化の様子から、フロート A が観測を開始した季節を理由とともに答えよ。
（３）
観測期間を通して、深さ 300～700m 付近には塩分の極小層（塩分が鉛直方向に極小となる層）が見られる。また、観測期間の後半には深さ 200～400m 付近に塩分の極大層（塩分が鉛直方向に極大となる層）が見られる。このような水温・塩分等の極値で特徴づけられる水の集団を水塊という。水塊は特定の海域の海面付近で大気海洋相互作用によって作られることが多い。図３に示される塩分極小層、極大層の形成域として適当な組み合わせを次の中から選び、理由とともに答えよ。
ア． 塩分極小層＝北太平洋亜寒帯域、 塩分極大層＝太平洋赤道域
イ． 塩分極小層＝北太平洋亜寒帯域、 塩分極大層＝北太平洋亜熱帯域
ウ． 塩分極小層＝北太平洋亜熱帯域、 塩分極大層＝太平洋赤道域
エ． 塩分極小層＝北太平洋亜熱帯域、 塩分極大層＝北太平洋亜熱帯域
オ． 塩分極小層＝南極海、塩分極大層＝北太平洋亜熱帯域

問３
ハワイ周辺の海流を調べるために、ある月に 10°-30°N、170°-140°W の海域でフロートにより得られた水温・塩分データ（フロートの位置は図４）から、各観測点における海面高度を計算した（別紙：アルゴフロートの観測データから求めた海面高度）。なお、ここでの海面高度とは、ジオイドからのずれを表す。また、表の中の数字は、海面高度が一番低い観測点における高さを 0.0cmとしたときの相対的な高さを表す。この表の数字を用いて別紙解答用紙の地図に 10cm 間隔で海面高度の等値線を描き、この海域の流れの向きを説明せよ。
問４
アルゴの観測網により、海洋内部の時間変化を全球規模で監視することが初めて可能になった。
その一方で海洋には、水平解像度 300km、時間解像度 10 日、深さ 2000m までという現在のアルゴ観測網では捉えられない物理現象も存在する。どのような現象が考えられるか、現象の規模、継続時間、位置という 3 つの異なる観点から論ぜよ。

図１ フロートの観測サイクルの模式図（海洋研究開発機構ウェブサイトより）

図２ 2012 年 2 月現在のフロートの分布（Argo Information Center 提供）

深さ （ｍ）
深さ （ｍ）
観測回数
図３
フロート A によって約半年間に観測された、水温（上）および塩分（下）の時間－深度断面図。
横軸の数字はフロート A が何回目に行った観測であるかを示している。
単位は水温が℃、塩分が‰

図４ある月のハワイ諸島周辺におけるフロート観測点の分布＜問題はここまで＞

＜別紙＞（資料）アルゴフロートの観測データから求めた海面高度

緯度 (°N)

経度 (°W)

海面高度(cm)
海面高度(cm)

緯度 (°N)

経度 (°W)

海面高度(cm)
海面高度(cm)

17.053168.603

51.4

11.143144.449

0.0

12.264165.988

21.2

13.890146.826

14.2

10.370161.255

17.5

28.022158.58133.715.736

167.07344.3

29.506155.13129.2

15.801161.01723.3

25.739153.02537.9

18.564

166.441

58.7

25.333

159.235

38.8

19.207162.92946.7

29.835158.27625.0

15.302167.91943.1

29.503148.665

27.2

12.742163.766

25.5

25.801147.19726.4

18.241156.847

39.7

26.636

143.633

26.3

16.996154.273

26.0

29.366143.51125.8

14.779156.472

22.2

21.180147.79430.8

10.371158.440

18.8

28.143149.59327.1

19.565

157.656

36.4

23.986149.22234.0

15.787154.377

25.6

29.057162.97036.7

14.495152.71618.0

29.314169.292

27.3

19.457143.345

20.0

22.287160.501

38.0

13.342149.861

19.6

24.343166.11945.5

15.565145.675

12.6

21.941164.55049.2

15.939141.23912.7

29.663168.351

21.6

海洋分野問題

解答用紙

問１

問２
（１） 向き；
理由

（２）

向き

季節
理由

（３）

組み合わせ：
理由問３
等値線：別紙白地図に記入のこと
流れ： 北緯 20 度以北：

、北緯 20 度以南：

問４

氏名：

170˚W
30˚N

160˚W

150˚W

20˚N

10˚N
170˚W

140˚W
30˚N

20˚N

160˚W

150˚W

10˚N
140˚W

第 4 回日本地学オリンピック大会
天文分野実技試験問題
受験番号
あとに示す第 1 問～第 5 問の全問について解答しなさい。
【筆記解答】筆記解答問題については解答欄に答えを記入しなさい。解答にあたり、望遠鏡を実際に操作したり、部品を手にとったりしてもかまいません。
【実技解答】実技解答問題については、試験時間内に望遠鏡を実際に操作し、操作結果を提示することで解答とします。
第 1 問【筆記解答】 極軸が調整済みであるこの望遠鏡の鏡筒を目的の天体に向けるため、東西方向および南北方向に微動で動かしたいときに用いる部分は次のうちどれか。選択肢から選んで、その番号をそれぞれ１つずつ書きなさい。
＜選択肢＞① 水平ハンドル②垂直ハンドル

東西方向 解答欄③ 赤緯ハンドル④ 赤経ハンドル

南北方向 解答欄

第 2 問【筆記解答】 集光力とは、望遠鏡が肉眼の何倍の光を集めることができるかという値で、対物レンズの面積と肉眼の瞳の面積の比で与えられる。望遠鏡の口径を D、瞳の直径をｄとすると、集光力＝D2／d2となる。
この望遠鏡の集光力は附属しているファインダーの集光力のおよそ何倍か。最も近い値を選択肢から選んで、その番号を書け。また、解答を導いた過程を簡単に書きなさい。
＜選択肢＞
① 3倍

② 7倍

③ 30 倍④ 80 倍⑤ 910 倍解答欄

（2 ページ目に続く）

1

第 3 問【筆記解答】 この望遠鏡を用いて、投影法で太陽を観察しました｡右の図

太陽観察記録用紙は、投影板に映った太陽の様子を記録したものです｡望遠鏡を固定したとき、太陽はこの観察記録用紙の矢印（←）の方向に視野からはずれていきました｡このと. ・き、記録用紙上部の四角の枠内にあてはまる適切な文字を選択肢から選んで枠内←・に書き込みなさい。

..

＜選択肢＞
東西南

北

第 4 問【実技解答】 第 3 問で取り上げられた記録用紙を用いて太陽観察を行うために、机上においてある｢部品｣のうちから適切なものを選んで鏡筒に装着して、審査員に提示しなさい。（提示後は｢部品｣を外して机上に戻しなさい。）
第 5 問【実技解答】 この望遠鏡は北緯 35°の地点に設置するように設定され、極軸も調整済みであるとします。秋分の日の午後 6 時（地方時）に赤経α＝18h0m、赤緯δ＝＋35°の位置にある天体を導入しようとするとき、鏡筒をどちらに向ければよいか。おおよその方向に鏡筒を向けなさい。また、机上においてある｢部品｣のうちから適切なものを選んで鏡筒に装着し、審査員に提示しなさい。
以上、問題終わり

審査員使用欄
第4問

第5問

点検

点検

2

天文プラネタリウム問題

解答用紙

問題１
星座の番号

星座名の記号

１（）

２（）

３（）

４（）

５（）

星座名の記号一覧表
a:うしかい座

b: うみへび座

c:おうし座d: おおいぬ座

e: おおぐま座

f: おとめ座

g: おひつじ座

h: オリオン座

i: かに座j:ぎょしゃ座

k: こいぬ座

l: こぐま座

m: こと座n: しし座o: てんびん座

p: へびつかい座q: ヘルクレス座

r: ペルセウス座

s: ふたご座

t: わし座問題２星の名前問題３

月が動く方向は（）

氏名：