大気たいき の 構造こうぞう と 運動うんどう

この 章しょう で 学まなぶ こと

第だい 5 章しょう で は 大気たいき の 構こう造ぞう と 動どう き を 学がく び ます。 私わたし た ち が 呼吸こきゅう す る 空気くうき は 地ち球きゅう を 包つつみ む 薄うす い 層そう。 そ の 層そう は 高こう さ で 性せい質しつ が 大だい き く 変へん わ り、 地ち球きゅう全体ぜんたい で 大だい き な 循環じゅんかん を し て い ます。

• 大気たいき の 4 層そう構こう造ぞう (対流圏たいりゅうけん・成層圏せいそうけん・中間圏ちゅうかんけん・熱圏ねつけん) を 知ち る
• 各層かくそう の 気温きおん の 変化へんか を グラフ で 理り解かい す る
• オゾン層オゾンそう の 役やく割わり を 知ち る
• 大気大循環たいきだいじゅんかん (ハドレー・フェレル・極きょく循じゅん環かん) を つ か む
• 偏西風へんせいふう と ジェット気流ジェットきりゅう が 天気てんき と どう 関せき わ る か を 理り解かい す る
• コリオリ力コリオリりょく で 風かぜ が 曲きょく が る しく み を 知ち る

ポイント: 大気たいき の 「質しつ量りょう の 99%」 は 地表ちひょう か ら 約やく 30 km ま で に 集しゅう中ちゅう し て い ます。 地ち球きゅう の 半径はんけい が 6378 km な の で、 大気たいき は リン ゴ の 皮かわ よ り 薄すすき い と も 言げん え ます。 こ の 薄すすき い 層そう が 私わたし た ち の 命いのち を 支 え て い ます。

1. 大気たいき の 組成そせい と 気圧きあつ

大気たいき の 組成そせい

地表ちひょう付ふ近きん の 乾燥かんそう大気たいき (水蒸気すいじょうき を 除じょ く) の 組成そせい:

| 気体きたい | 割合わりあい | |---|---| | 窒素ちっそ (N₂) | 約やく 78.1% | | 酸素さんそ (O₂) | 約やく 20.9% | | アルゴン (Ar) | 約やく 0.93% | | 二酸化炭素にさんかたんそ (CO₂) | 約やく 0.04% (増加ぞうか傾けい向こう) | | そ の 他た | 微量びりょう |

そ の ほ か、 場所ばしょ と 時期じき で 大だい き く 変動へんどう す る 「水蒸気すいじょうき」 が 0〜4% 含 ま れ ます。

気圧きあつ と は

気圧きあつ = 大気たいき の 重おも さ に より か か る 圧力あつりょく。 単位たんい は hPa (ヘクトパスカル)。

| 場所ばしょ | 気圧きあつ | |---|---| | 海面かいめん (標準ひょうじゅん) | 1013 hPa = 1 気圧きあつ | | 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 山頂さんちょう (8848 m) | 約やく 320 hPa | | 旅客機りょかくき飛行ひこう中ちゅう (10 km) | 約やく 250 hPa |

ポイント: 気圧きあつ は 高だか さ と と も に 急きゅう に 下した が る。 高度こうど 5500 m で 約やく半分はんぶん (500 hPa)、 そ こ か ら 5500 m ご と に さ ら に 半分はんぶん に な り ます。

2. 大気たいき の 4 層そう構こう造ぞう

4 層そう の 概要がいよう

気温きおん が 高こう さ と と も に 増ぞう え た り 減げん っ た り す る こ と で、 大気たいき は 4 層そう に 分ぶん け ら れ ます。

| 層そう | 高度こうど | 気温きおん の 変化へんか | 主おも な 特とく徴ちょう | |---|---|---|---| | 対流圏たいりゅうけん | 0〜約やく 11 km | 高度こうど と と も に 下か が る (-6.5℃/km) | 気象きしょう現象げんしょう が 起おこし き る、 雲くも や 雨あめ | | 成層圏せいそうけん | 11〜50 km | 高度こうど と と も に 上じょう が る | オゾン層オゾンそう が あ る、 安定あんてい | | 中間圏ちゅうかんけん | 50〜80 km | 高度こうど と と も に 下か が る | 流星りゅうせい が 燃 え る、 夜光雲やこうくも | | 熱圏ねつけん | 80〜約やく 500 km | 高度こうど と と も に 急きゅう に 上じょう が る | オーロラ、 電離層でんりそう、 国際宇宙ステーションこくさいうちゅうステーション |

対流圏たいりゅうけん の 特とく徴ちょう

• 厚あつ さ は 赤道せきどう で 約やく 17 km、 極ごく で 約やく 8 km と 違 う
• 気温きおん は 平へい均きん 100 m あ た り 0.65℃ 下した が る (気温減率きおんげんりつ)
• 上端じょうたん を 対流圏界面たいりゅうけんかいめん (圏けん界面かいめん) と 呼こ ぶ
• ほ ぼ 全ぜん て の 気象きしょう現象げんしょう が こ の 層そう で 起おこし き る (雲くも・雨あめ・雪ゆき・雷かみなり)

成層圏せいそうけん と オゾン層

成層圏せいそうけん で 気温きおん が 上じょう昇しょう す る の は、 オゾン (O₃) が 紫外線しがいせん を 吸きゅう収しゅう し て 加か熱ねつ さ れ る か ら。

用よう語ご	説せつ明めい
**[[オゾン層	オゾンそう]]**
役やく割わり	**太たい陽よう か ら の [[紫外線
オゾンホール	フロン な ど に より [[南極

大事だいじ: 1980 年代ねんだい に 南極なんきょく の オゾンホール が 発はっ見けん さ れ、 フロン規制きせい (モントリオール 議定ぎてい書しょ、 1987 年ねん) が 行あるき わ れ ま し た。 今いま で は ゆ っ く り と 回かい復ふく し て お り、 「国際こくさい協力きょうりょく で 解決かいけつ で き た 環境かんきょう問題もんだい」 の 数すう少しょう な い 例れい で す。

中間ちゅうかん圏けん と 熱ねつ圏けん

層そう	特とく徴ちょう
[[中間圏	ちゅうかんけん]]
[[熱圏	ねつけん]]

電離層でんりそう と オーロラ

熱圏ねつけん に は 強つよ い 紫外線しがいせん や X線Xせん で 気体きたい分子ぶんし が 電離でんり し た 電離層でんりそう が あ り ます。 電波でんぱ を 反はん射しゃ す る た め、 短波たんぱ通信つうしん に 利り用よう さ れ ます。

オーロラ は、 太陽風たいようふう の 荷電粒子かでんりゅうし が 地球磁場ちきゅうじば に 沿 っ て 高こう緯い度ど上空じょうくう に 入いり り、 大気たいき分子ぶんし と ぶ つ か っ て 光ひかり る 現象げんしょう。 北極ほっきょく・南極なんきょく に 近きん い 場所ばしょ で よ く 見み ら れ ます。

3. 大気たいき が 動どう く 原因げんいん

太陽たいよう から の 熱ねつ の 不ふ均一きんいつ性せい

地球ちきゅう は 球きゅう な の で、 太陽たいよう か ら の 熱ねつ の 受 け 方かた が 緯い度ど で 違 い ます。

緯い度ど	受 け る 熱ねつ
赤道せきどう付ふ近きん	太たい陽よう が ほ ぼ 真上まうえ、 単位たんい面積めんせき あ た り の 熱ねつ が 多おお い
極付きわめつき近きん	太たい陽よう が 低てい い 角かく度ど、 同どう じ 熱ねつ が 広ひろ い 面積めんせき に 分散ぶんさん

こ の 不均きん一いつ が、 大気たいき と 海洋かいよう を 動どう か す エ ネ ル ギ ー 源みなもと で す。

コリオリ 力ちから

地ち球きゅう が 自じ転てん し て い る た め、 動どう く 物体ぶったい は 見み か け 上うえ曲きょく が っ て 進すすむ み ます。 こ の 「見み か け の 力ちから」 が コリオリ力コリオリりょく。

半はん球きゅう	物体ぶったい が 曲きょく が る 向むこう き
北半きたはん球きゅう	進行しんこう方向ほうこう に 対たい し て 右みぎ に 曲きょく が る
南半みなみはん球きゅう	進行しんこう方向ほうこう に 対たい し て 左ひだり に 曲きょく が る

コリオリ力コリオリりょく は 赤道せきどう で 0、 極きょく で 最大さいだい。 こ れ が、 偏西風へんせいふう や 低気圧ていきあつ の 渦うず の 向むこう き を 決けつ め ます。

ポイント: 北半球きたはんきゅう の 低気圧ていきあつ は 「反はん時計とけい回かい り」、 高気圧こうきあつ は 「時計とけい回かい り」 に 風かぜ が 吹 く の は、 コリオリ力コリオリりょく の せ い。 南半球みなみはんきゅう で は 逆ぎゃく に な り ます。

4. 大気たいき大だい循環じゅんかん

3 つ の 循環じゅんかん

地ち球きゅう全体ぜんたい の 大気たいき の 動どう き = 大気大循環たいきだいじゅんかん は、 各かく半球はんきゅう で 3 つ の 循じゅん環かん か ら 成なる り ます。

循じゅん環かん	緯い度ど	動どう き
**[[ハドレー循環	ハドレーじゅんかん]]**	赤道せきどう〜30°
**[[フェレル循環	フェレルじゅんかん]]**	30°〜60°
**[[極循環	ごくじゅんかん]]**	60°〜極きょく

各かく循環じゅんかん の しく み

ハドレー循環ハドレーじゅんかん:

段だん階かい	場所ばしょ	動どう き
① 加熱かねつ	赤道せきどう付ふ近きん	強つよ い [[太陽
② 高こう緯い度ど へ	上空じょうくう	高こう い 高こう度ど を 北きた (南みなみ) へ 流ながれ れ る
③ 下か降こう	緯い度ど 30° 付近ふきん	冷ひや え て 下降かこう、 [[亜熱帯高圧帯
④ 戻もど る	地表ちひょう	[[貿易風

地表ちひょう で の 風かぜ の 帯

大気大循環たいきだいじゅんかん の 結けっ果か、 地表ちひょう に は 緯い度ど ご と に 特徴とくちょう的てき な 風かぜ が 吹 き ます。

緯い度ど	風かぜ	名前なまえ
赤道せきどう付ふ近きん	弱じゃく い 上じょう昇しょう気き流りゅう	[[赤道無風帯
0°〜30°	北東ほくとう (南東なんとう) の 風かぜ	**[[貿易風
30°〜60°	西にし寄やどりき り の 風かぜ	**[[偏西風
60°〜極きょく	極ごく か ら の 風かぜ	**[[極偏東風

高圧こうあつ帯たい と 低圧ていあつ帯たい

緯い度ど	気圧きあつ	天気てんき の 傾けい向こう
赤道せきどう (0°)	[[赤道低圧帯	あかみちていあつたい]]
30°	**[[亜熱帯高圧帯	あねったいこうあつたい]]**
60°	[[亜寒帯低圧帯	あかんたいていあつたい]]
極ごく	[[極高圧帯	ごくこうあつたい]]

ポイント: サハラ砂漠さはらさばく や アラビア砂漠アラビアさばく、 オーストラリア 中央ちゅうおう の 砂漠さばく が 緯い度ど 30° 付ふ近きん に 集しゅう中ちゅう し て い る の は、 亜熱帯高圧帯あねったいこうあつたい の 下か降こう気き流りゅう が 原げん因いん。 大気大循環たいきだいじゅんかん の 結けっ果か と し て 地球ちきゅう上じょう の 気候きこう が 決けつ ま っ て い ます。

5. 偏西風へんせいふう と ジェット気流きりゅう

偏西風へんせいふう と は

偏西風へんせいふう は、 中緯度いど (30°〜60°) の 上空じょうくう を 1 年中ねんじゅう 西にし か ら 東ひがし へ 吹 く 強つよ い 風かぜ。 日本にっぽん上空じょうくう に も 吹 い て い て、 天気てんき が 西にし か ら 東ひがし へ 移うつり る 原因げんいん で す。

ジェット気流きりゅう

ジェット気流ジェットきりゅう は、 偏西風へんせいふう の 中なか で も 特とく に 強つよ い 流ながれ れ。 高こう度ど約やく 10 km、 幅はば数すう百ひゃく km、 速はや さ 100〜300 km/h に 達いたる し ます。

種しゅ類るい	緯い度ど	特とく徴ちょう
[[亜熱帯ジェット気流	あねったいジェットきりゅう]]	緯い度ど 30° 付近ふきん
[[寒帯前線ジェット気流	かんたいぜんせんジェットきりゅう]]	緯い度ど 50°〜60° 付近ふきん

偏西風へんせいふう の 蛇行だこう と 異常いじょう気象きしょう

偏西風へんせいふう は ま っ す ぐ で は な く 南北なんぼく に 蛇行だこう し ます。 蛇行だこう が 大だい き く な る と:

現象げんしょう	説せつ明めい
**[[ブロッキング高気圧	ブロッキングこうきあつ]]**
強つよ い [[寒波	かんぱ]]
[[長雨	ながあめ]]

大事だいじ: 近年きんねん の 「異常いじょう気象きしょう」 (猛暑もうしょ・豪雨ごうう・暖冬だんとう) は、 偏西風へんせいふう の 蛇行だこう が 大だい き く な っ た 結けっ果か と も 言げん わ れ て い ます。 気候変動きこうへんどう と の 関かん係けい が 研究けんきゅう さ れ て い ます。

日本にっぽん の 飛行機ひこうき と ジェット気流きりゅう

東京とうきょう → ロサンゼルス は 追つい い 風かぜ で 約やく 10 時間じかん、 ロサンゼルス → 東京とうきょう は 向むこう か い 風かぜ で 約やく 12 時間じかん か か り ます。 ジェット気流ジェットきりゅう は 航空こうくう に 大だい き な 影えい響きょう を 与あずか え ます。

6. ふりかえり と 安全あんぜん配慮はいりょ

• [ ]大気たいき の 4 層そう (対流圏たいりゅうけん・成層圏せいそうけん・中間圏ちゅうかんけん・熱圏ねつけん) を 気温きおん の 変化へんか と セット で 言げん え る
• [ ]オゾン層オゾンそう の 役やく割わり と オゾンホール、 モントリオール 議定ぎてい書しょ を 知ち っ て い る
• [ ]コリオリ力コリオリりょく が 自じ転てん か ら 生なま ま れ る しく み と 半球はんきゅう で 向むこう き が 違 う こ と を 説せつ明めい で き る
• [ ]大気大循環たいきだいじゅんかん の 3 循じゅん環かん (ハドレー・フェレル・極きょく) を 言げん え る
• [ ]貿易風ぼうえきふう・偏西風へんせいふう・極偏東風ごくへんこち が 緯い度ど ご と に 吹 く と 知ち っ て い る
• [ ]偏西風へんせいふう と ジェット気流ジェットきりゅう が 天気てんき を 西にし か ら 東ひがし へ 動どう か す こ と を 知ち っ て い る
• [ ]偏西風へんせいふう の 蛇行だこう が 異常いじょう気象きしょう を 生なま む こ と を 知ち っ て い る

この 章しょう の 安全あんぜん配慮はいりょ

• 高山たかやま で の 高山病こうざんびょう に 注意ちゅうい: 高こう度ど が 上うえ が る と 気圧きあつ が 下した が り 酸さん素そ が 薄すすき く な る
• 紫外線しがいせん対たい策さく: オゾン層オゾンそう が 守まもり っ て く れ て も、 高緯度いど や 高山たかやま で は 強つよ い → 日焼け止めひやけとめ・サングラス
• 航空機こうくうき内 で は 気圧きあつ が 低てい い 環かん境きょう (約やく 0.8 気圧きあつ)、 体調たいちょう不良ふりょう に 注意ちゅうい
• 気象きしょう現象げんしょう (台風たいふう・豪雨ごうう・落雷らくらい) は 気象庁きしょうちょう の 警報けいほう・注意報ちゅういほう を 必 ず 確かく認にん
• 大気たいき汚染おせん (PM 2.5・黄砂こうさ) が 多おお い 日にち は マスク・換気かんき注意ちゅうい

次じの 章しょう: 第だい 6 章しょう で は 大気たいき の 中なか で 起おこし こ る 気象きしょう現象げんしょう を 詳 し く 学がく び ます。 雲くも の で き 方かた、 前線ぜんせん、 低気圧ていきあつ・高気圧こうきあつ、 台風たいふう、 そ し て 日本にっぽん の 四季しき と 天気てんき の 関係かんけい が テーマ で す。