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地球惑星科学Ⅱ (1) 大気の構造と地球の熱収支 (2) 地球大気の循環 (3) 大気の運動 (4) 大気の熱力学と雲・降水形成過程 (5) 海洋の組成と構造 (6) 海洋の循環 (7) 地球環境変動 (8) 宇宙とその進化 (9) 太陽系の成り立ちと運動 (10) 惑星と衛星 (11) 太陽 (12) 宇宙空間 http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~shw/space2/
断熱加熱・断熱冷却
熱力学の第一法則(エネルギー保存則)
dWdQdU
断熱膨張 ⇒ 断熱冷却
dU
dQ
dW
内部エネルギー変化
外部から加えられた熱量
外部にした仕事
ウェーゲナー(Alfred Wegener)(1911年) ●水は融点(0℃)以下でも液体のままである(過冷却) ●氷の粒(氷晶)が空気中にあると,その氷の粒は水蒸気を引き寄せる. したがって,氷晶と水滴が同時に存在したら,水滴は蒸発し氷晶が成長する.
水または氷
飛び出す水分子
飛び込む水分子
飛び込む水分子と飛び出す水分子の数が同じとき => 平衡状態
平衡状態の水蒸気量 =飽和水蒸気量(飽和混合比)
空気中の飽和水蒸気圧(飽和混合比)は気温できまり,この値を超える分圧を有する水蒸気は安定して存在できない. 飽和混合比は気温の上昇とともに急激に増加する.これが地球温暖化を加速させる要因の一つと考えられている.
水蒸気で飽和した湿潤空気が断熱的に上昇すると,乾燥空気と同様に気温は低下する.気温の低下とともに飽和混合比も低下するため,水蒸気の一部が凝結して潜熱が放出される(凝結加熱).湿潤断熱減率は乾燥断熱減率より小さくなる.
空気の密度は温度に比例. 空気が周囲より暖かければ上向きの浮力を受ける.
乾燥断熱減率
湿潤断熱減率
露点温度:水蒸気を含む空気を冷却したとき凝結が始まる温度
濃霧
雲凝結核(海塩粒子や硫酸イオンなど)
中谷宇吉郎(1900~1962) 1936年3月12日,北海道大学で人工雪を世界で初めて作った. ウサギの毛を結晶の核として用い,器具の中で水蒸気を対流させて雪を作り,雪の結晶の形が気温と湿度によって変わることを明らかにした.
雪は天からの手紙である
温度計
温度計
光
ヒーター
顕微鏡で見る
中谷ダイアグラム
遠心力
熱帯低気圧で最大風速(10分平均の風速の最大値)が17.2m/sを超えたものが台風 熱帯低気圧は,海水面温度が26~27℃以上,コリオリ力がある程度大きい緯度5~25°で発生する.
寒気吹き出し
積乱雲(雷雲,入道雲)
問題
乾燥断熱減率,湿潤断熱減率,潜熱という単語を用いて,雲の生成について述べなさい.
乾燥断熱減率
湿潤断熱減率
雷
Global Lightning Frequency
(Flashes/km2/year)
スプライト
1998/10/23 Galileo
May 12, 1997 Galileo
問題
地球で雷が頻繁に発生する場所は,中低緯度の大陸や島が多く存在する場所である.その理由を述べよ.
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