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地衡風 「気圧傾度力にコリオリ力の影響を加味した力」を地衡風といいます。 気圧傾度力＝高気圧から低気圧に向かってはたらく力 コリオリ力＝地球の自転によってはたらく力 静止している空気には気圧傾度力がはたらいて、高気圧側から低気圧側に向かって動き始めます。 コリオリ力の大きさは「２ΩＶsinΦ」なので、空気が動き始めてＶ（風速）が大きくなると、コリオリ力も大きくなります。 すなわち、風が右へ右へと曲げられるようになります。 最終的に気圧傾度力とコリオリ力がバランスをとって、等圧線に沿って風が吹くようになりま ...

コリオリ力 地球の自転の影響ではたらく見かけの力をコリオリ力といいます。 高気圧から低気圧に向かって吹く風など、ある程度の規模の風が吹くとき、地球の自転の影響を受けて風向きが変わります。 風に対して直接的に力がはたらいているわけではないので「見かけの力」です。 これをコリオリ力といいます。 コリオリ力は風向を変える力はありますが、風速を変える力はありません。 北半球の場合、風はコリオリ力を受けて右へ右へ曲がる性質があります。 コリオリ力の大きさ

気圧傾度力 等圧線の間にある直方体の空気塊にはたらく力を考えます。 風の強さ 気圧傾度力によって風が生じます。 気圧傾度力の式から、風が強く吹く条件を考えてみます。

等高度線と層厚 「層厚」とは、ある空気層の厚さです。 層厚は空気の温度によって変わります。 ここで、同じ重さで温度が異なる２つの空気の高度を考えます。 冷たい空気（＝寒気）は空気が圧縮されているので、体積が小さくなります。 一方、暖かい空気（＝暖気）は空気が膨張しているので、体積が大きくなります。 以上より、高層天気図では 寒気側では高度が低い 暖気側では高度が高い ことがわかります。

等高度線と等圧線 等高度線と等圧線の対応を考えていきます。 Ａ地点、Ｂ地点、Ｃ地点において、高度5100m、5000m、4900mの気圧を測ります。測った結果は表の通りです。これを気圧軸と高度軸にわけて書いてみます。 気圧軸 高度軸 気圧軸のある面（ここでは500hPa等圧面）と高度軸のある面（ここでは5000m等高度面）を比較します。 よって高層天気図では 等高度線の数字が小さい（＝高度が低い）ところは低気圧 等高度線の数字が大きい（＝高度が高い）ところは高気圧 だとわかります。

静力学と非静力学 鉛直方向に運動がない状態を静力学平衡（静水圧平衡）といいます。 天気の変化は対流圏内で起こることがほとんどなので、鉛直方向の範囲は約10kmです。 一方、高気圧や低気圧などの現象では、水平方向の範囲は数百～数千kmです。よって今日や明日の天気予報は、鉛直方向の運動を無視しても精度よく予報できます。 一方、積乱雲など規模の小さい現象を予測するためには、鉛直方向の運動は無視できません。 積乱雲の大きさは鉛直方向に約10km、水平方向に数km～10kmです。 また時間スケールも1時間程度と短い ...

終端速度 水滴は重力の影響を受けて、はじめは加速しながら落下します。 加速の度合いは水滴の大きさや質量に関係なく一定で、これを重力加速度と呼びます。 また、水滴は落下するときに空気の抵抗を受けます。 水滴はある程度の所まで加速して落下すると、重力と空気抵抗力がつり合うようになり、それ以上は加速しないで一定の速さで落ちていくようになります。 このときの速さが終端速度です。 水滴の終端速度を計算すると以下のようになります。 終端速度Vは水滴の半径ｒの２乗に比例します。 よって水滴の終端速度は水滴が大きいほど速 ...

凝結過程による雲粒の成長 空気中に凝結核があると、それを核にして雲粒ができます。 凝結核は水を吸収しやすい性質があるので、空気中の水分を吸収して表面に水の膜を作ります。 小さい水滴の場合は表面張力が強くなりますが、「凝結核＋水の膜」はある程度の大きさがあるので、表面張力が弱くなって水蒸気が結合しやすくなります。 凝結核を元にして雲粒が生成し、雲が作られるようになると、凝結過程によって雲粒が成長します。 成長過程を式で表すと以下の通りです。 単位時間当たりの半径の増加量（dr/dt）は半径ｒに反比例すること ...

過飽和 水蒸気（＝気体）を含んだ空気の温度を下げていくと、空気が飽和に達します。 空気が飽和すると、水蒸気が凝結して水滴（＝液体、雲粒や雨粒）が⽣成されます。 しかし空気が飽和したあとも、空気が含むことのできる水蒸気量を超えて水蒸気が存在することがあります。 この状態が過飽和です。 飽和のときが湿度100%なので、過飽和では湿度100%を超えています。 どのくらい超えているかを表したのが過飽和度です。 例えば、ある空気の相対湿度が110%の場合、過飽和度は10%になります。 過飽和が起こる原因は表面張力で ...

エーロゾル 空気中に漂う小さな微粒子をエーロゾルといいます。 エーロゾルは大きさによって３種類に分けられます。 ちなみに、雲粒や雨粒はエーロゾルより大きく、「巨大核 ＜ 雲粒 ＜ 雨粒」です。 エーロゾルの起源には、例えば以下のものがあります。 土ぼこり（風によって巻き上げられる） 火山ガス（火山の噴火活動による） 工場や自動車の排気ガス（人間活動に伴う） 塩の結晶（海のしぶき） 花粉（生物由来の粒子） 煙（火災や野焼きによる） 凝結核 水蒸気が凝結するための核となるエーロゾルを凝結核といいます。 空気中 ...