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理科 2年

気象きしょう観測かんそくと大気たいき

最終確認日:

この章しょうで学まなぶこと

毎日まいにちの天気てんき — 晴はれ・くもり・雨あめ・雪ゆき — は、 私わたしたちの生活せいかつに大おおきな影響えいきょうを与あたえます。 この章しょうでは、 気象きしょうを 数値すうち でとらえ、 その しくみ を考かんがえる力ちからをつけます。

  • 気温きおん・湿度しつど・気圧きあつ のはかり方かたを知しる
  • 風向ふうこう・風速ふうそく の表あらわし方かたを知しる
  • 天気てんき図ず記号きごう の読よみ方かたをおぼえる
  • 大だい気圧きあつ が生うまれる理由りゆうを説明せつめいできる
  • 飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう と 露点ろてん の関係かんけいを理解りかいする
  • 雲くもができるしくみ を説明せつめいできる
  • 雨あめ・雪ゆき・霧きり・露ろができる違ちがいを知しる

多面ためん的てきに見みる: 天気てんきは 「気温きおん + 湿度しつど + 気圧きあつ + 風かぜ」 の組み合わせくみあわせで決きまります。 1 つの数値すうちだけでは天気てんきを理解りかいできません。

1. 気象きしょう観測かんそくとは

気象きしょうとは

大気たいきの状態じょうたい (気温きおん・湿度しつど・気圧きあつ・風かぜ・雲くも・降水こうすい) とその変化へんかを 気象きしょう といいます。 気象きしょうをはかり、 記録きろくし、 変化へんかを調しらべることを 気象きしょう観測かんそく といいます。

観測かんそくの場所ばしょ

場所ばしょとくちょう
百葉箱ひゃくようばこ学校がっこうの校庭こうていなどに置おかれた観測かんそく用ようの白しろい箱はこ。 直射ちょくしゃ日光にっこうを防ふせぐ
気象台きしょうだい各地かくちにあり、 専門せんもんの機械きかいと人ひとが 24 時間じかん観測かんそく
アメダス日本にほん全国ぜんこく約やく 1300 か所しょの自動じどう観測かんそく装置そうち
気象きしょう衛星えいせい (ひまわり)上空じょうくうから雲くものようすを撮影さつえい

百葉箱ひゃくようばこのつくりと工夫くふう

工夫くふう理由りゆう
白しろく塗ぬる太陽たいようの熱ねつを反射はんしゃ
よろい戸ど (すき間まのある板いた)風かぜが通とおるが直射ちょくしゃ日光にっこうが入はいらない
二に重じゅう屋根やね屋根やねの熱ねつが中なかに伝つたわらない
地面じめんから高たかさ 1.2 〜 1.5 m地表ちひょうの熱ねつの影響えいきょうを避さける
まわりは芝生しばふ反射はんしゃ熱ねつを防ふせぐ
とびらは北きた向むき開あけたときに直射ちょくしゃ日光にっこうが入はいらない

2. 気温きおんと湿度しつどのはかり方かた

気温きおん

  • 単位たんい: ℃ (セルシウス度ど、 セ氏し温度おんど)
  • 温度おんど計けい で測はかる (アルコール温度おんど計けいまたは水銀すいぎん温度おんど計けい)
  • 直射ちょくしゃ日光にっこうを当あてない、 地面じめんから 1.5 m の高たかさ
  • 1 日にちの最高さいこう気温きおんは通常つうじょう 14 時ときごろ、 最低さいてい気温きおんは日ひの出でごろ

湿度しつどとは

空気くうき中ちゅうにふくまれる水蒸気すいじょうきの量りょうを表あらわすもの。 単位たんいは %。

湿度しつど (%) = (空気くうき 1 m³ 中なかの水蒸気すいじょうき量りょう) ÷ (その気温きおんでの飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう) × 100

湿度しつどをはかる道具どうぐ

道具どうぐしくみ
乾湿かんしつ計けい (乾湿かんしつ球だま温度おんど計けい)2 本ほんの温度おんど計けいを組み合わせくみあわせて使つかう。 湿度しつど表ひょうと合あわせて読よむ
通風つうふう型がた乾湿かんしつ計けい風かぜを送おくってより正確せいかくにはかる
電気でんき式しき湿度しつど計けい電気でんき抵抗ていこうや静せい電でん容量ようりょうの変化へんかで測定そくてい

乾湿かんしつ計けいの使つかい方かた

部分ぶぶん内容ないよう
乾いぬい球だまふつうの温度おんど計けい (気温きおんを示しめす)
湿しめ球きゅう球きゅうの部分ぶぶんをぬれたガーゼで包つつんだ温度おんど計けい

ぬれたガーゼから水みずが蒸発じょうはつするとき熱ねつがうばわれ、 湿しめ球きゅうのほうが低ひくい温度おんどを示しめします。 その差さが大おおきいほど空気くうきは乾かわいています。

乾いぬい球だま[°C]乾いぬい球だまと湿しめ球きゅうの差さ[°C]湿度しつど[%]
200100
20281
20464
20648
20832

(数値すうちは例れい。 実際じっさいは湿度しつど表ひょうを使つかう)

3. 気圧きあつとは

大気たいきが押おす力ちから

地球ちきゅうを包つつむ 大気たいき には重おもさがあります。 その重おもさが地表ちひょうを押おす力ちからを 気圧きあつ (大だい気圧きあつ) といいます。

  • 単位たんい: ヘクトパスカル (hPa)
  • 海面かいめん上じょうでふつう約やく 1013 hPa
  • 1 hPa = 100 Pa = 100 N/m²

大だい気圧きあつの大おおきさ

地表ちひょうでは 1 m² あたり約やく 10 トン の力ちからが大気たいきからかかっています。 私わたしたちの体からだがつぶれないのは、 体からだの中なかからも同おなじ強つよさで押おし返かえしているからです。

高たかさと気圧きあつの関係かんけい

高たかさ気圧きあつ (約やく)
海面かいめん1013 hPa
富士山ふじさん山頂さんちょう (3776 m)約やく 640 hPa
エベレスト (8848 m)約やく 320 hPa
高度こうど 10 km約やく 260 hPa
高度こうど 100 km (宇宙うちゅうの入口いりぐち)ほぼ 0 hPa

高たかい場所ばしょほど気圧きあつが低ひくい のは、 その上うえにある空気くうきの量りょう (重おもさ) が少すくなくなるからです。

気圧きあつをはかる道具どうぐ

道具どうぐしくみ
水銀すいぎん気圧きあつ計けい水銀すいぎんの高たかさではかる (760 mm = 1013 hPa)
アネロイド気圧きあつ計けい金属きんぞくの缶かんが気圧きあつでつぶれる動うごきではかる
デジタル気圧きあつ計けい半導体はんどうたいセンサーで測定そくてい。 スマホにも内蔵ないぞう

大だい気圧きあつがわかる実験じっけん

  • 吸盤きゅうばんがガラスにはりつく — 中なかの空気くうきがないので外そとの大だい気圧きあつが押おしている
  • 牛乳ぎゅうにゅうパックを火ひであためてふたをして冷ひやすとつぶれる — 中なかの空気くうきが冷ひえて体積たいせきが減へり、 外そとの大だい気圧きあつに負まける
  • ストローでジュースを飲のめる — 口くちで吸すうとストロー内ないが低てい気圧きあつになり、 外そとの気圧きあつがジュースを押おし上あげる

4. 風向ふうこう・風速ふうそくと風力ふうりょく

風かぜとは

空気くうきが動うごくことを 風ふう といいます。 主おもに 気圧きあつの差さ で起おこり、 気圧きあつの高たかいところから低ひくいところへ 流ながれます。

風かぜの表あらわし方かた

要素ようそ内容ないよう単位たんい・道具どうぐ
風向ふうこう風かぜが吹ふいてくる向むき (16 方位ほうい)風向ふうこう計けい
風速ふうそく1 秒びょう間かんに動うごく距離きょりm/秒びょう (風速ふうそく計けい)
風力ふうりょく風かぜの強つよさを 0 〜 12 の階級かいきゅうで表あらわす風力ふうりょく階級かいきゅう

大切たいせつ: 「北風きたかぜ」 とは 北きたから吹ふいてくる風かぜ です。 「南みなみへ吹ふく風かぜ」 ではありません。

風力ふうりょく階級かいきゅう (一部いちぶ)

風力ふうりょく風速ふうそく (m/秒びょう)様子ようす
00.0 〜 0.2静しずか。 けむりがまっすぐ上あがる
33.4 〜 5.4木この葉はが動うごく
58.0 〜 10.7小ちいさな木きがゆれる
713.9 〜 17.1歩あるきにくい
1024.5 〜 28.4木きがねこそぎたおれる
1232.7 以上いじょう大だい災害さいがい (台風たいふう)

天気てんき図ず記号きごう

天気てんき図ずでは各地かくちの天気てんきを 1 つの記号きごうで表あらわします。

天気てんき記号きごう
快晴かいせい○ (中ちゅうが白しろ)
晴はれ○ の中なかに縦たて線せん 1 本ほん
くもり◎ (二に重じゅうの円えん)
雨あめ● (黒くろぬり)
雪ゆき✻

風向ふうこうは中心ちゅうしんから線せんを伸のばして表あらわし、 風力ふうりょくはその線せんに付つける矢や羽わの数かずで表あらわします。 例れい: 北西ほくせいの風力ふうりょく 3 → 中心ちゅうしんから北西ほくせいへ線せん、 矢や羽わ 3 本ほん

5. 空気くうき中ちゅうの水蒸気すいじょうき

水みずの 3 つのすがた

水みずは温度おんどで状態じょうたいを変かえます。

すがた状態じょうたい
氷こおり固体こたい
水みず液体えきたい
水蒸気すいじょうき気体きたい (目めに見みえない)

大切たいせつ: 「湯気ゆげ」 や 「雲くも」 は水蒸気すいじょうきではありません。 ごく小ちいさな水みずの粒つぶ (液体えきたい) です。 水蒸気すいじょうきは透明とうめいで見みえません。

飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう

ある温度おんどの空気くうきがふくむことができる水蒸気すいじょうきの限界げんかい量りょうを 飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう といいます。 単位たんいは g/m³。

気温きおん[°C]飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう[g/m³]
-102.1
04.8
56.8
109.4
1512.8
2017.3
2523.1
3030.4
3539.6

重要じゅうよう: 温度おんどが高たかいほど多おおくの水蒸気すいじょうきをふくめる のが大おおきなポイント。 約やく 5 °C ごとに倍増ばいぞうするイメージです。

露点ろてん とは

空気くうきを冷ひやしていくと、 やがて飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう = 含ふくまれている水蒸気すいじょうき量りょうとなる温度おんどがあります。 その温度おんどを 露点ろてん といいます。 露点ろてんより下さがると、 入はいりきらなくなった水蒸気すいじょうきが 水すいの粒つぶ に変かわり (これを 凝結ぎょうけつ といいます)、 結露けつろが起おこります。

湿度しつどの計算けいさん例れい

例れい: 気温きおん 25 °C で空気くうき 1 m³ 中なかに 11.55 g の水蒸気すいじょうきがふくまれているとき、

  • 飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょう = 23.1 g/m³
  • 湿度しつど = 11.55 ÷ 23.1 × 100 = 50 %

またこの空気くうきを冷ひやしていくと約やく 13 °C で飽和水蒸気量ほうわすいじょうきりょうが 11.55 g/m³ になります。 つまり露点ろてんは約やく 13 °C。

6. 雲くもができるしくみ

雲くもができる条件じょうけん

雲くもはつぎの順序じゅんじょでできます。

段階だんかい内容ないよう
1空気くうきが上うえへあがる (上昇じょうしょう気流きりゅう)
2高たかいところほど気圧きあつが低ひくい → 空気くうきは 膨張ぼうちょう (ぼうちょう) する
3膨張ぼうちょうすると温度おんどが 下さがる (断熱膨張だんねつぼうちょうという)
4温度おんどが 露点ろてん以下いか になると、 水蒸気すいじょうきが水みずの粒つぶや氷こおりの粒つぶになる
5これらの粒つぶの集あつまりが 雲くも

上昇じょうしょう気流きりゅうが起おこる 4 つの場面ばめん

場面ばめん例れい
太陽たいようで地表ちひょうがあたためられる夏なつの入道雲にゅうどうぐも (積乱雲せきらんうん)
山やまに風かぜがぶつかる山やまの風上かざかみ側がわに雲くも
暖あたたかい空気くうきと冷つめたい空気くうきがぶつかる前線ぜんせん (第だい 10 章しょう)
低てい気圧きあつの中心ちゅうしん雲くもが集あつまる、 天気てんきが悪わるい

雲くもを作つくる実験じっけん

ペットボトルに少量しょうりょうの水みずと線香せんこうの煙けむりを入いれ、 ふたをしてピストンを引ひくと (空気くうきを膨張ぼうちょうさせると)、 中なかが 白しろくくもる ことが観察かんさつできます。 これは上昇じょうしょう気流きりゅうで雲くもができるしくみと同おなじです。 線香せんこうの煙けむりは水蒸気すいじょうきが水みずの粒つぶになるときの 核かく になります。

大切たいせつ: ピストンを押おして空気くうきを圧縮あっしゅくすると温度おんどが上あがり、 くもりは消きえます。 「膨張ぼうちょう → 温度おんど下さがる → 雲くも」 の関係かんけいを体感たいかんできる実験じっけんです。

雲くもの種類しゅるい

形かたち高たかさ名前なまえ (代表だいひょう)
上層じょうそう5 〜 13 km巻雲けんうん (すじ雲くも)、 巻積雲けんせきうん (うろこ雲くも)
中層ちゅうそう2 〜 7 km高こう層雲そううん、 高こう積雲せきうん (ひつじ雲くも)
下層かそう〜 2 km層雲そううん、 層積雲そうせきうん、 乱層雲らんそううん (雨雲あまぐも)
縦たてに発達はったつ0.5 〜 13 km積雲せきうん (わた雲くも)、 積乱雲せきらんうん (入道雲にゅうどうぐも、 雷雲らいうん)

7. 雨あめ・雪ゆき・霧きり・露ろ — 水みずの大だい循環じゅんかん

雲くもから雨あめ・雪ゆきへ

雲くもの中なかの水みずや氷こおりの粒つぶが 大おおきくなる と、 重おもさで空気くうきに支ささえられず落おちてきます。 これが雨あめや雪ゆきです。

種類しゅるいでき方かた
雨あめ水みずの粒つぶがくっついて大おおきくなり落おちる
雪ゆき雲くもの中なかで氷こおりの結晶けっしょうが成長せいちょうして落おちる
ひょう積乱雲せきらんうんの中なかで氷こおりの粒つぶが上下じょうげをくりかえして大おおきく育そだつ
霧きり地表ちひょう近ちかくで水みずの粒つぶができ、 浮ういている
露ろ地表ちひょうが冷ひえ、 露点ろてん以下いかで葉はや物ものに水みずがつく
霜しも露ろが 0 °C 以下いかでできる → 氷こおり

水みずの大だい循環じゅんかん

段階だんかい場所ばしょ内容ないよう
1海うみ・川かわ・湖みずうみ太陽たいようであたためられ蒸発じょうはつ → 水蒸気すいじょうき
2上空じょうくう上昇じょうしょうして冷ひえ雲くもができる
3雲くも雨あめや雪ゆきとして落おちる
4地表ちひょう川かわを流ながれ、 海うみへもどる

多面ためん的てきに見みる: 天気てんきは 「水みずが海うみと空そらをめぐる流ながれ」 の一部いちぶと考かんがえると、 自分じぶんの暮くらす街まちの 1 日にちの雨あめが 地球ちきゅう全体ぜんたいの水みずの循環じゅんかん の一いちコマであることが見みえてきます。

発達した積乱雲の写真
積乱雲せきらんうん — 垂直すいちょくに大おおきく発達はったつした雲くも。 強つよい上昇気流じょうしょうきりゅうででき、 雷雨らいう・激はげしい雨あめ・ひょうをもたらす。

安全あんぜんのきまり (この章しょうでとくに大切たいせつ)

気象きしょう観測かんそくと関連かんれんする道具どうぐはこわれやすいもの、 体からだに害がいを与あたえるものがあります。

温度おんど計けい・気圧きあつ計けいの取とりあつかい

  • ガラス製せいで割われやすい — 落おとさない、 強つよくふらない
  • 水銀すいぎん温度おんど計けいが割われた場合ばあいは 絶対ぜったいに素手すでで触さわらない。 教師きょうしを呼よび、 換気かんきして、 専門せんもんの処理しょりにまかせる (水銀すいぎんは有害ゆうがい)
  • アルコール温度おんど計けいは壊こわれても比較的ひかくてき安全あんぜんだが、 中なかの着色ちゃくしょく液えきをなめない
  • 気圧きあつ計けいは強つよく振ふらない (内部ないぶの機構きこうがこわれる)

百葉箱ひゃくようばこでの観測かんそく

  • 百葉箱ひゃくようばこのとびらはそっと開あけ、 すぐ閉とじる (中ちゅうの温度おんどが変かわる)
  • 観測かんそく中ちゅうに体からだや息いきを近ちかづけない (体温たいおんで数値すうちが変かわる)
  • 雨あめの日ひでも観測かんそくするが、 かさをさして、 かぜをひかないよう注意ちゅうい

屋外おくがいでの観測かんそく

  • かみなりが鳴なったらすぐ屋内おくないへ
  • 強つよい雨あめや風かぜの日ひは大人おとなと一緒いっしょに行おこなう
  • 熱中ねっちゅう症しょうに注意ちゅうい — 帽子ぼうし・水分すいぶんを必かならず持もつ
  • 紫外線しがいせんが強つよい日ひは日にちやけ止とめや長ながそでを

気象きしょう情報じょうほうの使つかい方かた

  • 災害さいがい警報けいほうが出でたらすぐに安全あんぜんな場所ばしょへ
  • ハザードマップで自分じぶんの街まちの危険きけん区域くいきを知しっておく
  • スマホの警報けいほう通知つうちをオンにしておく

天気てんきを知しることは 自分じぶんと家族かぞくの命いのちを守まもること につながります。

白い木製の通風箱型気象観測機器
百葉箱ひゃくようばこ — 気温きおん・湿度しつどを直射ちょくしゃ日光にっこうや雨あめから守まもって観測かんそくするための白しろい通気つうき箱ばこ。 中身なかみに温度おんど計けいや湿度しつど計けいを入いれ、 地上ちじょう 1.2-1.5 m に設置せっちする。

まとめ — 気象きしょう観測かんそくと大気たいきを 3 行くだりで

  • 気象きしょう観測かんそくの基本きほん量りょうは気温きおん・湿度しつど・気圧きあつ・風向ふうこう風速ふうそくで、 百葉箱ひゃくようばこで直射ちょくしゃ日光にっこうや雨あめを避さけて正確せいかくに測定そくていするのが原則げんそくである
  • 気圧きあつは空気くうきの重みおもみによる圧力あつりょくで 1 気圧きあつ = 1013 hPa、 高度こうどが上あがると気圧きあつは下さがり、 気圧きあつ差さが風かぜ (高だか → 低てい) を生うむ原動力げんどうりょくとなる
  • 空気くうき中ちゅうの水蒸気すいじょうきは飽和ほうわを超こえると凝結ぎょうけつして雲くもや霧きり・露ろとなり、 蒸発じょうはつ → 上昇じょうしょう → 凝結ぎょうけつ → 降水こうすい → 流下りゅうかの水循環みずじゅんかんが地球ちきゅうの気候きこうを駆動くどうする
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