【第51回】学科一般・問題2(2019年1月試験)

地球が吸収する単位面積あたりの太陽放射量(以下単に「太陽放射量」という。)と地球から出ていく単位面積あたりの長波放射量(以下単に「長波放射量」という。)の年・経度平均の緯度分布について述べた次の文(a)~(d)の正誤の組み合わせとして正しいものを,下記の①~⑤の中から一つ選べ。

(a) 赤道においては,太陽放射量は長波放射量よりも大きい。
(b) 北緯80°においては,太陽放射量は長波放射量よりも大きい。
(c) 赤道における長波放射量は,北緯80°における長波放射量よりも大きい。
(d) 赤道と北緯 80°における太陽放射量の差の大きさは,赤道と北緯80°における長波
放射量の差の大きさよりも大きい。

  (a) (b) (c) (d)
① 正 正 誤 誤
② 正 誤 正 正
③ 正 誤 正 誤
④ 誤 正 誤 正
⑤ 誤 誤 正 誤

答え
② 正 誤 正 正
解説
この問題は地球の熱収支の図が思い浮かぶと解くことが出来ます。
 

熱収支の模式図

aについて:「赤道においては,太陽放射量は長波放射量よりも大きい。」
これはです。「赤道付近では、地球に入ってくる熱地球から出ていく熱、どっちが大きい?」という問題です。”赤道は太陽光が強い”というイメージがあれば答えられると思います。熱収支の模式図より、赤道付近は「太陽放射量 > 長波放射量」であるとわかります。
 
bについて:「北緯80°においては,太陽放射量は長波放射量よりも大きい。」
これはです。熱収支の模式図より、北緯80°では「長波放射量 > 太陽放射量」であるとわかります。北極や南極に近い所では地球から出ていく熱のほうが多いです。
 
cについて:「赤道における長波放射量は,北緯80°における長波放射量よりも大きい。」
これはです。熱収支の模式図より、「赤道での長波放射量 > 北緯80°での長波放射量」であるとわかります。
 
dについて:「赤道と北緯 80°における太陽放射量の差の大きさは,赤道と北緯 80°における長波放射量の差の大きさよりも大きい。」
これはです。熱収支の模式図より、太陽放射量(地球に入ってくる熱)のほうが長波放射量(地球から出ていく熱)よりも、緯度による差が大きいです。
 
太陽放射量が緯度によって違う理由は、地球が球体だからです。
 
太陽光が入射するときの単位面積あたりのエネルギー量を考えると、以下の通りです。
・赤道:太陽光が直角に降り注ぐ→エネルギー量が大きい
・北緯80°:太陽光が斜めの面に対して降り注ぐ→エネルギー量が少ない
 
下図では赤い線が単位面積、青い線が北緯80°での太陽光を受ける面です。赤い線より青い線のほうが短くなるため、北緯80°の単位面積に降り注ぐエネルギー量は少なくなります。

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