【第52回】学科一般・問題5(2019年8月試験)

 ⼤気中の⽔蒸気が凝結して雲粒が⽣成され成⻑していく過程について述べた次の⽂(a)〜(d)の正誤について,下記の①〜⑤の中から正しいものを⼀つ選べ。ただし,⽣成される雲粒は純⽔の⽔滴とする。

  1. (a) 表⾯張⼒のために,雲粒が⼩さいほど低い過飽和度で⽣成される。

  2. (b) 雲粒が凝結過程によって成⻑するとき,周囲の空気の過飽和度が同じであれば,雲粒の半径が⼩さいほど⼀定時間内での半径の増加量が⼤きい。

  3. (c) 雲粒の落下の終端速度は,雲粒の⼤きさによらない。

  4. (d) 雲粒の併合過程では,雲内の雲粒の⼤きさが不ぞろいの場合よりも,⼤きさが⼀様な場合の⽅が雲粒は速く成⻑する。

(a)のみ正しい
(b)のみ正しい
(c)のみ正しい
(d)のみ正しい
すべて誤り
答え
② (b)のみ正しい
解説 (a)について
「表⾯張⼒のために,雲粒が⼩さいほど低い過飽和度で⽣成される。」

これはです。

雲粒が⼩さいほど高い過飽和度で⽣成されます。

過飽和と表面張力についてはこちらをご参考ください。

解説 (b)について
「雲粒が凝結過程によって成⻑するとき,周囲の空気の過飽和度が同じであれば,雲粒の半径が⼩さいほど⼀定時間内での半径の増加量が⼤きい。」

これはです。

雲粒は半径が小さいほど、凝結成長が速くなります。

凝結過程についてはこちらをご参考ください。

解説 (c)について
「雲粒の落下の終端速度は,雲粒の⼤きさによらない。」

これはです。

雲粒(=水滴)の落下の終端速度は、雲粒が大きいほど速くなります。

終端速度についてはこちらをご参考ください。

※雲粒は雨粒よりかなり小さいです(半径だと1/100)が、どちらも水滴として地上に落下するので、リンク先の図(「雨粒の落下速度」のグラフ)を参考としてみてください。

解説 (d)について
「雲粒の併合過程では,雲内の雲粒の⼤きさが不ぞろいの場合よりも,⼤きさが⼀様な場合の⽅が雲粒は速く成⻑する。」

これはです。

雲粒の併合過程では、雲内の雲粒の⼤きさが不ぞろいのほうが速く成⻑します。

(c)より大きな水滴は落下速度が大きいため、小さな水滴に追いつき、衝突して、併合して成長します。

併合過程についてはこちらをご参考ください。

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