地球科学

レッスンの目的

• 天気と気候の違いについて議論します。
• 露点の概念を含め、気温と湿度の関係を記述します。
• さまざまな雲の種類の基本と、それらが現在および将来の天気について示すものを一覧表示します。
• さまざまな種類の降水がどのように形成されるかを説明します。

語彙

• 雲
• 露点
• 相対湿度

はじめに

全国の誰かが今日の天気を尋ねた場合、いくつかの要因を考慮する必要があります。 気温、湿度、風速、雲の量と種類、降水量はすべて、徹底した天気予報の一部です。 この章では、これらの機能の多くについてより詳細に学習します。

天気と気候とは何ですか？

天気は、特定の時間に特定の場所で大気中で起こっていることです。 天気は急速に変化する可能性があります。 場所の天気は次のものに依存します:

• 気温
• 気圧
• 霧
• 湿度
• 雲
• 降水量
• 風速と方向

これらはすべて、システム内のエネルギー量とそのエネルギーの場所に直接関係しています。 このエネルギーの究極の源は太陽です。

気候は、時間の経過に伴う地域の天気の平均です。 特定の場所の気候は安定しており、非常にゆっくりと変化します。 気候は、太陽の角度、雲の可能性、気圧など、多くの要因によって決定されます。 これらの要因のすべては、時間をかけてその場所で発見されたエネルギーの量に関連しています。

湿度

湿度は、特定の場所の空気中の水蒸気の量です。 我々は通常、相対湿度を意味する用語を使用します,空気の特定のボリュームは、それが含むことができる最大量に対して保持されている水蒸気の割合. 今日の湿度が80％の場合、空気にはその温度で保持できる水の総量の80％が含まれていることを意味します。 湿度が100％以上に上昇した場合はどうなりますか？ 余分な水は凝縮し、沈殿物を形成する。

暖かい空気は冷たい空気よりも多くの水蒸気を保持するため、温度を上げたり下げたりすると空気の相対湿度が変化する可能性があります（図下）。 空気が水で飽和する温度は、空気の露点と呼ばれます。 この用語は、空気が一晩冷却され、100％の湿度に達すると、水が露として空気から凝縮するため、理にかなっています。

雲

雲は天気に大きな影響を与えています:

• 太陽放射が地面に達するのを防ぐことによって。
• は、地面から再放出される暖かさを吸収することによって。 降水源としての
• 。

雲がないときは断熱が少なくなります。 その結果、雲のない日は非常に暑いことができ、雲のない夜は非常に寒いことができます。 このため、曇った日は晴れた日よりも温度の範囲が低い傾向があります。

空気が露点に達すると雲が形成されます。 これは2つの方法で起こることができます：（1）気温は同じままですが、湿度は増加します。 これは、暖かく湿気の多い場所では一般的です。 （2）湿度は同じままですが、温度は低下します。 空気が100％の湿度に達するのに十分に冷却されると、水滴が形成される。 空気は冷たい表面が付いている接触に入って来るか、または上がるとき冷却する。

上昇する空気は、地上レベルまたはその近くで暖められた後、山または山脈の上に押し上げられるか、冷たく濃い空気の塊の上に推力されると雲を作

水蒸気は凝縮して雲にならないと見えない。 水蒸気は、塵、煙、または塩の結晶などの核の周りに凝縮します。 これは小さな液滴を形成する。 これらの水滴の数十億は一緒に雲を作ります。

雲はいくつかの方法で分類されます。 今日使用されている最も一般的な分類は、雲を4つの別々の雲グループに分割し、それらは高度によって決定されます（下の図）。

高い雲

高い雲（下の図）は、空気が非常に冷たく、水蒸気をほとんど保持できない氷の結晶から形成されます。 Cirrus、cirrostratus、cirrocumulusはすべて高い雲の名前です。

Cirrocumulus雲は、空を横切って波打つ小さな白いパフであり、しばしば列に並んでいます。 巻雲は嵐が来ていることを示している可能性があります。

中雲

中雲は、altocumulusとaltostratusの雲を含み、気温に応じて水滴、氷の結晶、またはその両方でできている可能性があります（下の図）。

厚くて広いaltostratus雲は灰色または青灰色です。 彼らはしばしば空全体をカバーし、通常、多くの降水量を伴う大きな嵐が来ていることを意味します。

低雲

低雲（下の図）はほぼすべての水滴です。 層雲、層雲、nimbostratus雲は一般的な低雲です。

ニンボストラトス雲は厚くて暗い。 彼らは安定した雨や雪をもたらします。

垂直雲

接頭辞’cumulo-‘を持つ雲（下の図）は、水平ではなく垂直に成長し、低高度に拠点を持ち、高高度または中高度に頂点を持ちます。 強い気流が上向きに上昇しているとき、雲は垂直に成長する。

イリノイ大学のクラウド開発とさまざまなクラウドタイプに関するオンラインガイドは、http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/home.rxmlにあります。

フォグ

フォグ（下の図）は、地面またはその近くにある雲です。 地面の近くの湿気のある空気が露点の下で冷却するとき、霧は形作られます。 霧のいくつかのタイプは、それぞれが異なる方法で形成されます。

• 空が晴れて相対湿度が高い夜間に放射霧が発生します。 地面が冷えると、空気の底層は露点以下に冷却されます。 トゥール霧は、いくつかの地域で見られる放射線霧の極端な形です。
• カリフォルニア州サンフランシスコは夏の移流霧で有名です。 暖かく湿った太平洋の空気は、冷たいカリフォルニア海流の上に吹き、その露点以下に冷却されます。 海風は、陸上の霧をもたらします。
• 冷たい空気が暖かい湖の上を移動する秋に蒸気霧が現れます。 水は湖の表面から蒸発し、冷却するにつれて凝縮し、蒸気のように現れます。
• 暖かい湿気のある空気は丘の中腹を移動し、露点を下回ると冷却して上昇気流の霧を発生させます

KQED:その場での科学：霧の科学

気候が温暖化するにつれて、カリフォルニア海岸沿いで霧のレベルが低下している。 霧の変化は、州にとって大きな生態学的変化をもたらす可能性があります。 詳細はhttp://science.kqed.org/quest/video/science-on-the-spot-science-of-fog/をご覧ください。

降水量

降水量（下の図）は天候の非常に重要な部分です。 いくつかの降水量が所定の位置に形成されます。

最も一般的な降水量は雲から来ています。 雨や雪の小滴は、雲の中の気流に乗って他の小滴を集めるにつれて成長します（下の図）。 彼らは雲の中でそれらを保持する上昇気流から脱出するのに十分な重くなったときに落ちる。 百万の雲の滴は、一つだけの雨の滴を作るために結合します！ 温度が寒い場合、液滴は雪片として地面に当たるでしょう。

その他のあまり一般的ではないタイプの降水量はみぞれです（下の図）。

イリノイ大学からさまざまな降水量の種類へのオンラインガイドがここに見られます：http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/prcp/home.rxml。

レッスンの概要

• 異なる気温が対流セルを作成します。
• 対流セル内で上昇する空気は、湿度が十分に高い場合、露点に達するほど冷却され、雲や降水を形成する可能性があります。
• 暖かい空気がより冷たい地表に出会うと、雲や霧が形成されることがあります。 気温と湿度はまた、どのような種類の雲と降水量が形成されるかを決定します。
• 暖かく乾燥している場合や高温多湿の場合など、快適な天候や不快な天候を作り出すためには、さまざまな要因が役割を果たします。

レビュー質問

1. 徹底した天気予報にはどのような要因を含める必要がありますか？

2. アリゾナ州フェニックスが6月に涼しく湿った日（天気が通常暑く乾燥している）を経験すると、その地域の気候が変化していることを意味しますか？

3. 空気のバッチは、その露点に達したときに何が起こりますか？ 温度は何ですか？

4. 雲は天気にどのような影響を与えますか？

5. あなたは午前中は晴れている場所に立っていますが、午後には雷雨があります。 日中は風がないので、雷雨はあなたの真上に構築されます。 これがどのように起こるかを説明します。

6. 4つの異なるクラウドグループとは何ですか?また、それらはどのように分類されていますか?

7. みぞれはどのように形成されますか？ 釉薬はどのように形成されますか？

8. 雹の巨大なボールが成長し、地面に落ちるためには、どのような状況が存在しなければなりませんか？

考慮すべきポイント

• 天気を考えるとき、どのような要因が重要だと考えていますか？
• 気温、湿度、気圧の違いはどのようにして異なる天気を作り出しますか？
• このレッスンで説明されている天気の種類について考えてみてください。 あなたが経験していない天気の種類を想像し、写真を見て、彼らの天気がどのようなものであるか他の場所に住んでいた友人や親戚に尋ねます。