コンテンツにスキップ
  1. 理科
  2. 中学2年
  3. 地学
  4. 気象とその変化

湿度と雲・前線

気象要素と観測、圧力と大気圧、湿度と雲のでき方、前線と天気の変化、日本の天気と気象災害を、データと天気図から読み取る。

このLessonでできるようになること

  • 飽和水蒸気量を使って、湿度と露点、水滴になる量を求められる
  • 上昇する空気から雲ができるしくみを説明できる
  • 前線の通過にともなう天気の変化を説明できる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

飽和水蒸気量と湿度

空気 1 m³ がふくむことのできる水蒸気の最大量を飽和水蒸気量といいます。気温が高いほど大きくなります。

気温と飽和水蒸気量 飽和水蒸気量は気温が高いほど大きい。例として、気温25 ℃(飽和水蒸気量23.1 g/m³)の空気が1 m³中に13.6 gの水蒸気をふくむとき、冷やしていくと16 ℃で飽和する。 5 10 15 20 25 30 35 10 20 30 40 0 気温(℃) 飽和水蒸気量(g/m³) 空気A(25 ℃・13.6 g) 露点 16 ℃
空気Aを冷やしていくと、16 ℃で飽和水蒸気量と等しくなる(露点)
\[\text{湿度(\%)} = \frac{\text{空気1 m}^3\text{中の水蒸気量(g/m}^3\text{)}}{\text{その気温での飽和水蒸気量(g/m}^3\text{)}} \times 100\]
気温(℃) 10 16 20 25 30
飽和水蒸気量(g/m³) 9.4 13.6 17.3 23.1 30.4
  • 露点:空気中の水蒸気が冷やされて、水滴に変わりはじめる温度。水蒸気量 = 飽和水蒸気量 になる気温。
  • 露点より低い温度まで冷やすと、水蒸気量 − その温度の飽和水蒸気量 の水蒸気が水滴になる(凝結)。

雲のでき方

雲のでき方 山の斜面にそって空気が上昇すると、上空ほど気圧が低いので空気はふくらみ、温度が下がる。露点より低くなると水蒸気が水滴になり、雲ができる。 山 しめった空気 上昇 ふくらむ・温度が下がる 露点に達し、水滴ができる(雲) 上空ほど気圧が低い
空気は上昇すると膨張し、温度が下がる

空気が上昇すると、上空は気圧が低いので空気が膨張し、温度が下がります。露点より低くなると、水蒸気が小さな水滴や氷の粒になります。これが雲です。地表付近で冷やされてできたものが霧です。雲の粒が大きくなって落ちてきたものが雨や雪で、水は地球上を循環しています。

気団と前線

気温や湿度がほぼ一様な大きな空気のかたまりを気団、性質のちがう気団の境界面を前線面、前線面が地面と交わる線を前線といいます。

寒冷前線と温暖前線の断面 寒冷前線では、寒気が暖気の下にもぐりこみ、暖気が急に押し上げられて積乱雲ができる。温暖前線では、暖気が寒気の上にゆるやかにはい上がり、乱層雲などの層状の雲ができる。 寒気 暖気 積乱雲 寒冷前線 寒気 暖気 乱層雲など 温暖前線
左:寒冷前線、右:温暖前線(どちらも右へ進む)
前線 空気の動き 雲 雨 通過後
寒冷前線 寒気が暖気の下にもぐりこみ、暖気を急におし上げる 積乱雲 せまい範囲に短時間、強い雨 気温が急に下がり、風向が北寄りに変わる
温暖前線 暖気が寒気の上をゆるやかにはい上がる 乱層雲・高層雲など 広い範囲に長時間、おだやかな雨 気温が上がり、風向が南寄りに変わる

寒冷前線が温暖前線に追いつくと閉塞前線、寒気と暖気の勢力がつり合うと停滞前線ができます。

動かして確かめる

変える条件を一つ決め、結果を予想してから操作しよう。

気温と飽和水蒸気量 飽和水蒸気量は気温が高いほど大きい。例として、気温25 ℃(飽和水蒸気量23.1 g/m³)の空気が1 m³中に13.6 gの水蒸気をふくむとき、冷やしていくと16 ℃で飽和する。 5 10 15 20 25 30 35 10 20 30 40 0 気温(℃) 飽和水蒸気量(g/m³) 空気A(25 ℃・13.6 g) 露点 16 ℃
気温・水蒸気量・冷やしたあとの気温を変えると、湿度・露点・水滴になる量を計算する。飽和水蒸気量は教科書の代表値。

例題

2段階で露点を求めよう

気温 28 ℃(飽和水蒸気量 27.2 g/m³)、湿度 50 % の空気の露点は何 ℃ か(16 ℃の飽和水蒸気量は 13.6 g/m³)。

解き方

まず水蒸気量を求める:27.2 × 0.5 = 13.6 g/m³。これが飽和水蒸気量になる 16 ℃が露点。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「湿度の計算で、分母に冷やしたあとの飽和水蒸気量を使う」

湿度は、その時の気温の飽和水蒸気量でわる。

「寒冷前線のあとは暖かくなる」

寒冷前線の通過後は寒気におおわれ、気温が下がる。

まとめ

確かめること できること
1 飽和水蒸気量を使って、湿度と露点、水滴になる量を求められる
2 上昇する空気から雲ができるしくみを説明できる
3 前線の通過にともなう天気の変化を説明できる

理解度チェック

問題を読み込んでいます…

次に進もう

このページの目標に全部チェックがついたら、次へ進もう。

次の Lesson:日本の天気と気象災害 →