気象きしょう観測かんそく と 大気たいき

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 大だい き な 影響えいきょう を 与あずか 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 知ち る
• 風向ふうこう・風速ふうそく の 表ひょう し 方かた を 知ち 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 生なま 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 い を 知ち 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 組くみ み 合ごう わ せ で 決けつ 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 調ちょう 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 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 防ぼう 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	日本にっぽん全国ぜんこく約やく 1300 か 所ところ 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 塗ぬり る	太陽たいよう の 熱ねつ を 反射はんしゃ
よ ろ い 戸と (す き 間ま の あ る 板いた)	風かぜ が 通つう る が 直射ちょくしゃ日光にっこう が 入いり 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 伝つて わ ら な い
地面じめん か ら 高こう 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 け る
ま わ り は 芝生しばふ	反射はんしゃ熱ねつ を 防ぼう ぐ
と び ら は 北向きたむき き	開ひらき け た と き に 直射ちょくしゃ日光にっこう が 入いり 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、 セ氏せし温度おんど)
• 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 当とう て な い、 地面じめん か ら 1.5 m の 高こう 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 日にち 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 表ひょう 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 組くみ み 合ごう わ せ て 使し う。 湿度しつど表ひょう と 合ごう わ せ て 読 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 使し 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 す)
湿しめ球たま	球たま の 部分ぶぶん を ぬ れ た ガ ー ゼ で 包つつみ 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、 湿しめ球たま の ほ う が 低てい い 温度おんど を 示 し ま す。 そ の 差さ が 大だい き い ほ ど 空気くうき は 乾いぬい い て い ま す。

乾いぬい球だま [°C]	乾いぬい球だま と 湿しめ球たま の 差さ [°C]	湿度しつど [%]
20	0	100
20	2	81
20	4	64
20	6	48
20	8	32

(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 使し う)

3. 気圧きあつ と は

大気たいき が 押 す 力ちから

地球ちきゅう を 包つつみ 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 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 同どう じ 強つよ さ で 押 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

高こう 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

高だか い 場所ばしょ ほ ど 気圧きあつ が 低てい い の は、 そ の 上うえ に あ る 空気くうき の 量りょう (重じゅう さ) が 少しょう 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 高こう 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 動どう 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 し て い る
• 牛乳ぎゅうにゅうぱっくパック を 火ひ で あ た め て ふ た を し て 冷ひや や す と つ ぶ れ る — 中なか の 空気くうき が 冷ひや え て 体積たいせき が 減げん り、 外そと の 大だい気圧きあつ に 負まけ け る
• ス ト ロー で ジ ュ ー ス を 飲いん め る — 口くち で 吸 う と ス ト ロ ー 内うち 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 し 上うえ 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 動どう 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 起おこし こ り、 気圧きあつ の 高こう い と こ ろ か ら 低てい い と こ ろ へ 流ながれ れ ま す。

風かぜ の 表ひょう 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 い て く る 向むこう 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 動どう 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 表ひょう 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 い て く る 風かぜ で す。 「南みなみ へ 吹 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
0	0.0 〜 0.2	静しずか。 け む り が ま っ す ぐ 上うえ が る
3	3.4 〜 5.4	木き の 葉は が 動どう く
5	8.0 〜 10.7	小しょう さ な 木き が ゆ れ る
7	13.9 〜 17.1	歩ふ き に く い
10	24.5 〜 28.4	木き が ね こ そ ぎ た お れ る
12	32.7 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 表ひょう 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 伸しん ば し て 表ひょう し、 風力ふうりょく は そ の 線せん に 付つけ け る 矢や羽わ の 数かず で 表ひょう 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 変へん 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 小しょう 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] | |---:|---:| | -10 | 2.1 | | 0 | 4.8 | | 5 | 6.8 | | 10 | 9.4 | | 15 | 12.8 | | 20 | 17.3 | | 25 | 23.1 | | 30 | 30.4 | | 35 | 39.6 |

重要じゅうよう: 温度おんど が 高こう い ほ ど 多おお く の 水蒸気すいじょうき を ふ く め る の が 大だい 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 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 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 下した が る と、 入いり 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 変へん わ り (これ を 凝結ぎょうけつ と いい ま す)、 結露けつろ が 起おこし 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 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	高こう い と こ ろ ほ ど 気圧きあつ が 低てい 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 下か が る ([[断熱膨張
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 ま り が 雲くも

上昇じょうしょう気流きりゅう が 起おこし 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
暖だん か い 空気くうき と 冷ひや 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 集あつまり ま る、 天気てんき が 悪あく い

雲くも を 作さく 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 入いり れ、 ふ た を し て ピ ス ト ン を 引 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 同どう 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 し て 空気くうき を 圧縮あっしゅく す る と 温度おんど が 上うえ が り、 く も り は 消しょう え ま す。 「膨張ぼうちょう → 温度おんど下か 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	高こう さ	名前なまえ (代表だいひょう)
上層じょうそう	5 〜 13 km	巻雲まきぐも (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 大だい き く な る と、 重おも さ で 空気くうき に 支 え ら れ ず 落 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 大だい き く な り 落 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 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 大だい き く 育いく つ
霧きり	地表ちひょう近きん く で 水みず の 粒つぶ が で き、 浮 い て い る
露ろ	地表ちひょう が 冷ひや 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 冷ひや え 雲くも が で き る
3	雲くも	雨あめ や 雪ゆき と し て 落 ち る
4	地表ちひょう	川かわ を 流ながれ 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 れ」 の 一部いちぶ と 考こう え る と、 自分じぶん の 暮くれ 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。

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 与あずか 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 割わり れ や す い — 落 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 割わり 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 呼こ 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 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 開ひらき け、 す ぐ 閉 じ る (中ちゅう の 温度おんど が 変へん わ る)
• 観測かんそく中ちゅう に 体からだ や 息いき を 近きん づ け な い (体温たいおん で 数値すうち が 変へん わ る)
• 雨あめ の 日にち 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 日にち は 大人おとな と 一緒いっしょ に 行あるき 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 ず 持じ つ
• 紫外線しがいせん が 強つよ い 日にち は 日にち や け 止とめ め や 長ちょう そ で を

気象きしょう情報じょうほう の 使し 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 知ち 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 知ち る こ と は 自分じぶん と 家族かぞく の 命いのち を 守まもり る こ と に つ な が り ま す。

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