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．