海洋の問題

有人潜水調査船が、海溝の斜面を調べるために水深 $6500\text{m}$ の地点まで潜航した。海水の密度は深さによらず $1.03\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ で一定とし、重力加速度の大きさを $9.8{\text{m/s}}^2$、海面での大気圧を $1.0\times 10^5\text{Pa}$ とする。

この地点で調査船の外壁が受ける圧力（大気圧と水圧の和）は何 MPa か。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、$1\text{MPa}=1.0\times 10^6\text{Pa}$ である。

海洋の表層には、風や波によってよくかき混ぜられ、水温がほぼ一様になっている混合層がある。ある海域で、混合層の厚さが $50\text{m}$ であった。

この海域の海面 $1{\text{m}}^2$ の上にある大気の柱（地表から大気の上端まで）全体の温度を $1.0\text{K}$ 上げるのに必要な熱量を考える。この熱量を、同じ海面 $1{\text{m}}^2$ の下にある混合層の海水（厚さ $50\text{m}$ の海水の柱）にすべて与えたとすると、混合層の水温は何 K 上がるか。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、次の値を用いること。

なお、海面の気圧は、その上にある大気の柱の重さによって生じるものとし、重力加速度の大きさは高さによらず一定とする。また、与えた熱はすべて混合層の海水の温度上昇に使われ、混合層内の水温は一様に上がるものとする。

静止した海で、海面から水深 $50\mathrm{m}$ の点にはたらく圧力（大気圧と水圧の和）は何 kPa か。ただし、海水の密度は深さによらず $1.0\times 10^{3}kg/{\mathrm{m}}^3$、重力加速度の大きさは $9.8m/{\mathrm{s}}^2$、海面での大気圧は $1.0\times 10^2\mathrm{kPa}$ とする。答えは整数で求めよ。

ある港の岸壁近くの海底に、水圧計を固定して設置した。この水圧計は、海水の重さによる圧力と海面にかかる大気圧を合わせた圧力（絶対圧）を測る。近くには気圧計もある。台風の接近前と、台風が最も近づいたときに、それぞれ次の値が観測された。

台風最接近時には、台風接近前に比べて海面が上昇していた。この海面上昇は、次の 2 つの効果を足し合わせたものと考える。

• 吸い上げ効果：気圧が下がった分の圧力を海水柱の重さで補うだけ、海面が上昇する効果
• 吹き寄せ効果：風によって海水が岸に吹き寄せられ、海面が上昇する効果

海水の密度は $1.025\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ で一定、重力加速度の大きさは $9.8{\text{m/s}}^2$、$1\text{hPa}=100\text{Pa}$ とする。2 回の観測は天体の引力による潮汐（天文潮）が同じ高さになる時刻に行ったものとし、天文潮による海面の変化は考えなくてよい。また、海水は水圧計の上で静止しているとみなす。

台風最接近時の海面上昇のうち、吹き寄せ効果による海面上昇は何 cm か。小数第 1 位を四捨五入して整数で求めよ。

津波のように、波長が水深に比べて十分に長い波（長波）の速さ $v[\text{m/s}]$ は、水深を $h[\text{m}]$、重力加速度の大きさを $g[{\text{m/s}}^2]$ として
$$v=\sqrt{gh}$$
で表される。

ある海底地震で津波が発生し、震源の真上の海面から沿岸の港まで、次の 2 つの区間を順にまっすぐ伝わった。

それぞれの区間の中では水深は一定とみなし、$g=10{\text{m/s}}^2$ とする。津波が発生してから港に到達するまでの時間は何分か。整数で答えよ。