地学・気象のサンプル問題

Question 1

気温を正しく測るためには、温度計をどのような場所に置いて測るのがよいでしょう？

Accepted Answer

日光を遮り、風通しをよくした屋外の覆いの中。気象庁の観測所では、実は百葉箱はもう使われておらず、電動ファンで外の空気を吸い込み続ける「通風筒」という筒の中で気温を測っています。どちらも、日光を遮りつつ外の空気をよく通して、温度計が「空気そのものの温度」を示すようにするための工夫です。白い百葉箱は、今も学校などで見かけます。直射日光の当たる場所やコンクリートの上では、温度計や地面が熱せられて実際の気温より高く出ます。窓際は室内の空気が混じるため、屋外の気温を正しく測れません。地面に直接置くと、地面の熱の影響を強く受けてしまいます。

Question 2

天気と気圧の関係について、正しいものはどれでしょう？

Accepted Answer

低気圧が近づくと天気は悪くなりやすい。天気図の「低気圧」には決まった気圧の値はなく、周りより気圧が低ければ、たとえ1010hPaでも低気圧と呼ばれます。低気圧に向かって周りから空気が集まると、行き場を失った空気が上昇して冷やされ、雲ができて雨や風が強まりやすくなります。高気圧では反対に空気が下降して雲が消えやすく、晴れることが多くなります。「高気圧が近づくと悪くなる」は上昇気流と下降気流を取り違えています。「両方で悪くなる」は高気圧が晴天をもたらす点を見落としています。天気を左右するのは気圧の高低による空気の上下の動きで、気温だけで決まるわけではありません。

Question 3

気温を測定する温度計は地面から何メートルの高さに設置するでしょう？

Accepted Answer

1.5メートル。世界気象機関（WMO）は気温を地上1.25〜2mの高さで測るよう勧めていて、日本の気象庁はその範囲の中の1.5mで測っています。高さをそろえるのは、地面に近いほど日中は地面の熱、夜は地面の冷えの影響を強く受け、同じ場所でも測る高さで値が大きく変わってしまうからです。0.5mでは地面の影響が大きすぎます。3.0mや5.0mでは、各地の観測値を同じ条件で比べることができなくなります。天気予報の気温は、この決められた高さで測った値です。

Question 4

寒冷前線が通過するときの雨の降り方として、正しいものはどれでしょう？

Accepted Answer

積乱雲による強い雨が、短い時間に降る。寒冷前線が通過すると、数時間のうちに気温が数℃から10℃近くも下がり、風向きも南寄りから西〜北寄りへ急に変わることがあります。寒冷前線は、冷たく重い空気が暖かく軽い空気の下に潜り込みながら進む前線で、暖かい空気が急に押し上げられて背の高い積乱雲が発達します。そのため雨の降る範囲はせまく、強い雨や突風、雷が短い時間に集中します。乱層雲による弱い雨が長く続くのは、暖かい空気が冷たい空気の上をゆっくりはい上がる温暖前線の特徴です。同じ所で何日も雨が続くのは、ほとんど動かない停滞前線（梅雨前線など）のときです。寒冷前線の通過で雨が降らずに霧だけが長く続く、ということは典型的ではありません。

Question 5

地表から上空へ向かうにつれて気温が下がり続け、気象現象のほぼすべてが起きる大気の層を何というでしょう？

Accepted Answer

対流圏。対流圏の厚さは場所によって違い、赤道付近では約16〜17kmあるのに対し、北極や南極の付近では約8〜9kmと半分ほどしかありません。対流圏では高さとともに気温が下がり（平均で100mにつき約0.65℃）、温められた空気が上昇する対流が盛んに起こるため、雲や雨などの気象現象のほとんどがこの層で起こります。成層圏はその上の層で、高さとともに気温が上がるため対流が起こりにくく安定しています。中間圏や熱圏はさらに上空の層で、ふだんの天気とはほとんど関係しません。

Question 6

気温はちがうが、露点が同じ2つの空気がある。この2つの空気で同じになっているものはどれでしょう？

Accepted Answer

含まれている水蒸気の量。空気が0℃より低い温度で飽和する場合、水蒸気は水滴ではなく直接氷の粒になり、そのときの温度は露点と区別して「霜点」と呼ばれます。露点とは、空気を冷やしていったときに水蒸気が飽和に達し、水滴に変わり（凝結し）始める温度です。空気1m³が含むことのできる水蒸気の最大量（飽和水蒸気量）は温度だけで決まるので、露点が同じなら、その空気が実際に含んでいる水蒸気の量も同じです。一方、湿度は「含んでいる水蒸気量÷その気温での飽和水蒸気量」なので、気温の高いほうの空気は湿度が低くなります。気温がちがえば飽和水蒸気量もちがいます。あとどれだけ水蒸気を含めるかは「飽和水蒸気量−含んでいる水蒸気量」なので、これも気温の高いほうが大きくなります。

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