大気と気象(知識)の問題
地球が受け取る太陽放射のエネルギーと、地球が放出する地球放射のエネルギーの収支について考える。地球の熱収支と温室効果について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 地球全体では、地球が吸収する太陽放射のエネルギーと、宇宙空間へ放出する地球放射のエネルギーは、長期間で平均するとほぼつりあっている。
- イ 低緯度では、吸収する太陽放射のエネルギーが、宇宙空間へ放出する地球放射のエネルギーより多い。
- ウ 高緯度では放出する地球放射のエネルギーが吸収する太陽放射のエネルギーより多いが、気温が下がり続けないのは、大気と海洋が低緯度から高緯度へ熱を輸送しているからである。
- エ 地表が大気から受け取る赤外線のエネルギーは、地表が吸収する太陽放射のエネルギーよりも小さい。
- オ 地表から大気へは、赤外線の放射のほかに、伝導や対流による熱(顕熱)と、水の蒸発にともなう潜熱によってもエネルギーが運ばれている。
この問題で使うもの
- 地球の熱収支と温室効果(説明と入口の問題)
- 緯度による熱収支の違いと熱の輸送(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(51 技能)
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- 電磁波の性質と種類
- 地球の熱収支と温室効果
- 緯度による熱収支の違いと熱の輸送
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
地球全体・緯度別・地表と大気の間、それぞれのエネルギー収支を整理し、温室効果のしくみと結びつけて考えよう。
ヒント 2
温室効果ガスは地表からの赤外線を吸収し、その一部を地表に向けて再放射する。教科書の熱収支の図で、地表が受け取る太陽放射と大気からの赤外線の大きさを比べてみよう。
ヒント 3
放射平衡(ア)、緯度によるエネルギーの過不足と熱輸送(イ・ウ)、顕熱・潜熱による輸送(オ)はいずれも教科書の基本事項どおりである。残りの選択肢で、大小関係が正しいかどうかを確かめよう。
答えと解説
答えを見る
エ
どこでつまずきましたか?(選ぶと、戻る場所を案内します)
解説を読む
地球の熱収支の基本事項を確認する。
エ(誤り):大気中の水蒸気や二酸化炭素などの温室効果ガスは、地表が放射する赤外線をよく吸収し、その一部を地表に向けて再び放射する(大気放射)。教科書の熱収支の図(大気の上端に入射する太陽放射を 100 としたもの)では、地表が吸収する太陽放射はおよそ 50 であるのに対し、地表が大気から受け取る赤外線はおよそ 95 であり、大気からの赤外線のほうが大きい。この大気からの放射があるため、地表の平均気温は温室効果がない場合(約 )より高く約 に保たれている。これが温室効果である。よって「小さい」とするエが誤り。
ア(正しい):地球全体では、吸収する太陽放射と放出する地球放射は長期間の平均でほぼつりあっている(放射平衡)。そのため地球の平均気温はほぼ一定に保たれている。
イ(正しい):低緯度では太陽高度が高く、単位面積あたりに受け取る太陽放射が多いため、吸収量が放出量を上回る(エネルギーの過剰)。
ウ(正しい):高緯度では放出量が吸収量を上回る(エネルギーの不足)。それでも高緯度が冷え続けず、低緯度が暖まり続けないのは、大気の循環(偏西風の波動や台風なども含む)と海流によって、熱が低緯度から高緯度へ運ばれているからである。
オ(正しい):地表から大気へのエネルギーの輸送には、赤外線の放射のほか、伝導・対流による顕熱と、地表の水が蒸発するときに吸収され、大気中で水蒸気が凝結するときに放出される潜熱がある。
したがって、誤っているものはエである。
別解
各選択肢を確かめる。
ア:正しい。長期間で平均すると、地球全体の放射平衡が成り立っている。
イ:正しい。低緯度ではエネルギーが過剰(吸収する太陽放射が放出する地球放射より多い)で、高緯度では不足している。
ウ:正しい。高緯度ではエネルギーが不足するが、大気と海洋の循環による低緯度から高緯度への熱輸送で補われ、気温は下がり続けない。
エ:誤り。地表が大気から受け取る赤外線(大気放射)は、教科書の熱収支図で太陽放射の吸収(100に対して約47)より大きい(約95〜100)。これが温室効果である。
オ:正しい。地表から大気へは、赤外線放射のほかに顕熱と潜熱(蒸発熱)でも熱が運ばれる。
よって誤っているものはエ。