【私だけの学習メモ】 高校講座を視聴していない方には、何の事やらさっぱりわからない私だけの学習メモですので、全く読む必要はありません。
頑張って高校講座で勉強しました。
今日の教科は；
【物理基礎】 第15回 第１編 物体の運動とエネルギー 物理の力でゲームに挑戦！ ～力学～
不思議を解決しよう ～力学～
ゲームでは，与えられた条件下で，求められる目標に向けて最適の結果を出すことを目指します。
今回は，問題解決の練習です。ここでは，これまでの学習で得た「知っていること」をいかに活用するかが問われます。
【ベーシックサイエンス】 第14回 てこ 怪力の正体 ～仕事とエネルギー～
今回学ぶこと
くぎ抜き、せん抜き、ペンチ、爪切り、穴あけパンチ、はさみ…。これらの道具の共通点は何でしょうか？ そう、てこが使われていることです。てこは小さな力を何倍にも大きくすることができるなど、とても便利なのでさまざまな道具に使われています。今回は「てこ」の秘密を、科学の世界での「仕事」という観点から迫ります。
【地理】第5回 現代世界の系統地理的考察 【自然環境】編 世界の気候を見てみよう ⑴ ～気候はどうして作られるか～
世界の気候を見てみよう ⑴ ～気候はどうして作られるか～
さくら 「所長、地球上で赤道の国は温かいのに、北極や南極は寒いですよね。それって、そもそもどうしてなんでしょうか？」
所長 「さくら君、いいところに気づいたじゃないか！」
赤道に光をあてる
北極に光をあてる
所長は地球儀を取り出し、赤道に光を当てます。
所長 「太陽の光が当たる。このとき、光の輪の直径は？」
さくら 「う～ん、５ｃｍくらいですね。」
所長 「北極にも同じ太陽の光が当たります。光の輪の直径は？」
さくら 「１０ｃｍくらいです！」
所長 「ところで、子どもの頃にね、太陽の光を虫メガネかなんかで集めて、紙を燃やしたことはないかな？光の輪を小さくすればするほど、熱くなったよね。ならば、赤道に当たっている太陽と、北極に当たっている太陽、どっちが熱くなると思う？」
さくら 「えーと、赤道！」
所長 「正解！」
▶赤道と北極・南極の温度差が一定なのは？
赤道は常に暑く、北極・南極は寒い。なのに両者の温度差が一定に保たれているのはなぜ？
赤道はどんどん暑くなり、北極は暑くならずに温度差が広がるはず
さくら 「所長、今回の依頼もこのことに関係しているんです。」
今回の依頼は「赤道は常に暑く、北極・南極は寒い。なのに両者の温度差が一定に保たれているのはなぜ？」です。
所長 「なかなか高度な質問だな。地球と太陽の位置関係を考えたら、同じ太陽の光が当たってるんだから、赤道はどんどん暑くなるけれども、北極はさほど暑くならないはずだよね。その温度差は広がっていくはずだ。」
さくら 「赤道と北極の温度差って…。」
所長 「これはね、大体４０℃で一定しているんだよ。」
今回は、地球の気候の謎について考えてみましょう！
高緯度は気温が低く、低緯度は気温が高い 北緯３５度付近の東京、ラバト、ペシャワルは気温がまったく異なる
地球では、太陽エネルギーを強く受ける緯度の低い地域ほど気温が高くなり、弱く受ける緯度の高い地域ほど気温が低くなります。
しかし、それだけでは説明できない現象も起きています。
例えば、東京とほぼ同じ北緯３５度付近にある、モロッコのラバトと、パキスタンのペシャワルでは、気温が全く異なるのです。
これは一体なぜなのでしょう？
ラバトは海洋性気候
ペシャワルは大陸性気候
１日の気温の変化の大きさを「日較差」、１年の変化の大きさを「年較差」といいます。
陸地に比べて水は、温まりにくく冷めにくい性質があります。
そのため海に近いラバトは、気温の年較差が小さい「海洋性気候」となっています。
反対に、大陸内部で温まりやすく冷めやすいペシャワルは、気温の年較差の大きい「大陸性気候」になっているのです。
同じ緯度の場合、低地よりも高地の方が気温は低くなる
地表付近では２０度でも２０００ｍくらいまで上がると気温は７度になる
また、同じ緯度の場合、低地よりも高地の方が気温は低くなります。
同じ赤道付近のシンガポールと、ケニアのナイロビの気温を比べてみると、高度１６２４ｍで観測されたナイロビの気温は、高度５ｍのシンガポールより、かなり低いのがわかります。
そういった、高度が高くなるのに従って気温が低下する割合を、「気温の逓減率（ていげんりつ）」といいます。
所長 「気温の逓減率、ちょっと難しい言葉だよね。地表付近では２０℃でも、２０００ｍくらいまで上がると、気温は７℃になる。高度に伴って気温が下がっていく。これが気温の逓減率。」
▶雨や風も緯度や地形に影響される
上昇気流で上がっていった空気はやがて、下降気流となって落ちてくる
所長 「地表付近が太陽の熱で温められると、上昇気流となる。僕たちは目に見えない空気にずっと押さえつけられているんだよね。この空気が上昇気流になると…？」
さくら 「軽くなる？」
所長 「そう、気圧が低くなるんだね。上昇気流の場所には、低気圧があるんだよね。この上昇気流で上がっていった空気はやがて、下降気流となって降りてくる。さあ、降りてきた場所では？」
さくら 「重たいです。」
所長 「そう。重たくなるよね？気圧が高くなる。高気圧！」
低気圧の場所では雨が降り、高気圧のあるところでは雨は降らない
所長 「下降気流は、地面に潜っちゃうわけにいかないから、地面に沿って高気圧から低気圧に向かって流れていく。」
さくら 「それが風なんだ！矢印の方向に風が向いて、吹いていくってことなんですね。（図）」
所長 「上昇気流のある場所では、空気中の水蒸気が固まって雲ができる。ということは？どんどん雲が厚くなると…？」
さくら 「雨が降る！」
所長 「その通り！つまり低気圧の場所では雨が降り、高気圧のあるところでは雨は降らない。」
日本海側では雪、山を越えた風が関東平野に吹く
所長 「地形のせいで雲がわき、雨が降ることもあるんだ。湿った空気が海を渡ってやってきて、山にぶつかると…？」
さくら 「上昇気流が起こって、雲ができる。」
所長 「そう。そして山を越えて、吹き降りていくと…？」
さくら 「下降気流が起こる。」
所長 「そう。山の風上側で雲がわき、雨を降らし、山の風下側では雨は降らない。冬の日本列島を考えてみると、日本海側は雪雲がわいて、山を越えた風はからっ風となって、関東平野なんかに吹き降りてくるよね。これを『地形性降雨』っていうんだ。」
エジプトのカイロと日本の鹿児島市
所長 「今度はこれを見てもらおうかな。２つの町が出てきました。これは両方とも、北緯３０度くらいにある町なんですね。エジプトのカイロと日本の鹿児島市。この２つの町を見てどう思う？」
さくら 「カイロはとても乾燥してるように見えるんですけど、鹿児島市は雲もあって、乾燥してないように見えます。でも緯度が同じなのに、だいぶ違うんですね。」
所長 「そう、この気候の違いを知るためには、大気の大循環を理解しないといけない。」
さくら 「大気の大循環？」
▶大気大循環
地球の表面付近で起こる大規模な風の流れ。
それが「大気大循環」です。
赤道付近では、太陽エネルギーを大量に受けるため、空気が温められて上昇気流が発生し、「熱帯収束帯」ができます。
そこで上昇した気流は、地球の自転の影響で、緯度２０度から３０度付近で下降気流となり、「亜熱帯高圧帯」ができます。
この亜熱帯高圧帯から熱帯収束帯に向かって地表を吹く風を、「貿易風」といいます。
一方、極付近では冷やされた空気により下降気流が発生して、「極高圧帯」が形成され、ここから「極偏東風」が吹きます。
それは緯度６０度付近で上昇気流となり、「亜寒帯低圧帯」が生まれます。
このような仕組みで、緯度の低い地域と高い地域では、熱の交換が行われているのです。
恒常風
そして、緯度３０度から６０度の範囲では、上空を西から東へ蛇行しながら流れる風、「偏西風」が吹いています。
これらの風のように、１年中決まった方向に吹く風を「恒常風」といいます。
この恒常風によって、地球全体の気温差は一定に保たれているのです。
▶ハワイ旅行の飛行時間
ホノルルから東京に向かって飛ぶ場合は、８時間以上かかる
東京からホノルルは追い風
ホノルルから東京は逆風
偏西風は南から温かい空気を北へ運び、北から冷たい空気を南へ運ぶ
例えば、東京からホノルルに向かって飛行機で飛ぶ場合、７時間くらいかかります。
逆に、ホノルルから東京に向かって飛ぶ場合は、８時間以上かかります。
なぜでしょうか？
所長 「上空には、偏西風が吹いてるんだ。東京からホノルルに向かうときには、追い風になるよね。だけど、ホノルルから東京に戻るときには、逆風の中を飛行機は飛んでいかなきゃいけない。」
偏西風は南から温かい空気を北へ運び、北から冷たい空気を南へ運びます。
▶季節風・モンスーンとは
ここからは、研究所のブレーン・三上岳彦先生にお話を伺います。
所長 「先生、風はいろんな地域の気候に影響してると思うんですが。」
三上先生 「先ほどラバトとペシャワルの例がありましたけども、陸地は海に比べて温まりやすくて、冷めやすいんですね。」
冬は乾燥した風が陸地から海へ
夏は海から湿った風が陸地へ
冬は冷たい空気が陸地に溜まってきて、下降気流になります。
海は陸地に比べて温かいので、上昇気流が起こって低気圧になります。
つまり、陸地から乾燥した風が海に吹いてきます。
夏になると、陸地の方が温まるので、海から湿った風が陸地に吹いてきます。
このように、季節によって風向きは逆になります。
三上先生 「夏の場合、例えば日本なんかも雨が多いっていうのは、そういう理由ですね。」
季節によって風向きが変わる風を「季節風（モンスーン）」といいます。
ハリケーン
さくら 「先生、台風なんかも季節風に乗ってやってくるんですか？」
三上先生 「台風は、風なんですけど、ちょっと違うんですね。台風というのは、赤道とか熱帯地方で生まれて、『熱帯低気圧』と呼ばれていますけれども、それがだんだん移動して、日本列島とかにやってきて、それで雨とか、強い風をもたらして災害の原因になっていますね。」
日本では「台風」、アメリカ付近だと「ハリケーン」、インド辺りでは「サイクロン」と呼ばれています。
三上先生 「いずれにしても、熱帯低気圧が陸地に近づいてくると、海水が吹き寄せたり、海面が上がってきてしまって高潮の災害を起こしたり、なんていうことがありますね。」
さくら 「風が地球上の熱を運んでくれるから、赤道と北極・南極の温度差は一定になっているんですね。なんとなくわかってきました！」
所長 「いやいや、まだわかってない。熱を運ぶのはね、風だけじゃない。海もなの。」
▶海流が気候に影響
表層流 暖流と寒流
海でも、地球の自転によって、海流という循環が起こっています。
海流は、海洋の上を吹く風の影響を受けて、北半球では時計回り、南半球では反時計回りに流れることが多く見られます。
このような海流を「表層流（ひょうそうりゅう）」といいます。
赤道付近から流れる水温の高い海流は「暖流」、北極や南極付近から流れる水温の低い海流は「寒流」となります。
暖流が沿岸を流れる地域では、大気が熱の供給を受けて上昇気流が発生し、降水が多くなります。
反対に寒流が沿岸を流れる地域では、上昇気流が発生しにくく、降水は少なくなります。
アタカマ砂漠 西岸気候と東岸気候
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ペルー海流沿いにできたアタカマ砂漠。
寒流の影響で形成された「海岸砂漠」です。
４０年間、全く雨が降らなかった地域もあるといわれています。
大陸の西側と東側では、海流と風の影響が気候の違いに表れます。
北アメリカ大陸の場合、暖流と偏西風の影響を受けるサンフランシスコは、冬は温暖で夏は涼しく、気温の年較差の小さい「西岸気候」になっています。
それに対してワシントンＤ.Ｃ.は、冬には大陸からの乾いた季節風で気温が下がり、夏は海からの湿った季節風で気温が上がります。
このような気候が「東岸気候」。
冬は低温乾燥、夏は高温多湿で、気温の年較差が大きいのが特徴です。
▶海流の不思議
海洋研究開発機構 美山透さんと森岡優志さん
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海流というものに興味を持ったさくらくんがリサーチにやってきたのは、海洋研究開発機構。
海底の調査や海流の観測など、海に関する最先端の研究を行っている施設です。
今回お世話になるのは、研究者の美山透さんと森岡優志さんです。
水槽の水は海、ハート型のおもりは岩を表す
まずは海流が、実際にはどんな風に流れているのか、実験で見せてくださるそうです。
水槽の水は海を表し、ハート型のおもりは海底の岩と考えます。
この水槽を、地球の自転と同じ方向に回転させます。
そして、赤いインクをハートの上に落とし、海流の様子を赤いインクで見えるようにしました。
何が起こるのでしょう？
ハートの上に赤いインクが溜まっていく
カーテンのように柱ができる
森岡さん 「ハートの上に赤いインクが溜まっていくのがわかりますか？横から見てください。カーテンのように柱ができています。」
さくら 「すごい！柱みたい！ちゃんとハートの形に沿って柱になってますね。」
森岡さん 「ハートの上では、このようにハートの流れができます。」
海流は、海底の地形に合わせて、流れを形成していました。
▶黒潮大蛇行と気候
２０１７年１月１日の黒潮の流れ
２０１８年１月１日の黒潮の流れ
また、海流の動きは気候にも影響を及ぼすと考えられています。
私たちにおなじみの海流、黒潮。
それが蛇行して、通常と違うコースを通る場合があるそうです。
これが、黒潮大蛇行です。
台風などがやって来ると高潮で沿岸に被害を及ぼす影響が起こる
２０１８年１月東京渋谷の様子
美山さん 「こういう状態のときに台風とかがやって来ると、『高潮』と呼ばれる、海の高さが高くなって沿岸に被害を及ぼすという現象が起こります。研究によれば、黒潮大蛇行のときは、東京に雪が降りやすいといわれています。２０１８年１月に東京に雪が降りましたけど、もしかしたらそれは黒潮大蛇行の影響を受けている可能性があります。」
暖流である黒潮が沿岸から離れると、がらっと気候が変わってしまうこともあるんですね。
▶水の循環と気候
水の循環が地球の気候を作り出している
大気の循環、海の循環、そして水の循環が、さまざまな気候を作り出している
所長 「先生、やっぱり海の存在は大きいんですね。」
三上先生 「非常に大きいですね。海の面積というのは、地球の全表面積の７０％くらいを占めているんですね。それによって地球の気候が生まれているといってもいいんじゃないでしょうか。地球上の水の９７％ぐらいは海水なんですよ。残りわずか３％ですね。その３％の中の４分の３くらいが氷。氷河とか、氷床って呼ばれている氷。残りの４分の１が地下水といわれています。こういった水が、雨になって地上に降り注いできて、それが海に流れ込んで、海から蒸発して雲ができて雨を降らして、というふうに水の循環が、地球の気候を作り出しているんですね。」
大気の循環、海の循環、そして水の循環が、さまざまな気候を作り出しています。
大気や海流の循環によって熱が運ばれているから
それでは、今回の依頼、「赤道は常に暑く、北極・南極は寒い。なのに両者の温度差が一定に保たれているのはなぜ？」の答えは？
さくら 「『大気や海流の循環によって、熱が運ばれているから』です！」
所長 「先生、いかがですか？」
三上先生 「正解です！」
記録
天気： 晴時々曇
最高気温（℃）[前日差] 25℃[+3]
最低気温（℃）[前日差] 15℃[+2]
散歩人
とカメラマン（妻）
”LA VIE EN ROSEのプレリュード（前奏曲）”は、２０１７年８月１日より、
星と
太陽と
青空に願いを』は、私達の毎日のおまじないです。
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