大気と気象(知識)の問題
次の表は、北半球の緯度ごとに、地球(地表と大気)が 1 年間平均で吸収する太陽放射と、宇宙へ放出する地球放射の量を示したものである(数値は説明のために簡単にしたもので、単位は である)。
| 緯度 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 吸収する太陽放射 | 300 | 280 | 210 | 130 | 70 |
| 放出する地球放射 | 240 | 240 | 220 | 200 | 180 |
実際には、低緯度の気温が年々上がり続けることはなく、高緯度の気温が下がり続けることもない。この表と、そのことについての考察として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 低緯度では放出する地球放射が吸収する太陽放射より多く、高緯度ではその逆になっている。この過不足は、大気と海洋が高緯度から低緯度へ熱を運ぶことで解消されている
- イ どの緯度でも、吸収する太陽放射と放出する地球放射がほぼ等しいので、大気や海洋が熱を運ぶ必要はない
- ウ 低緯度では吸収する太陽放射が放出する地球放射より多く、高緯度ではその逆になっている。この過不足は、大気と海洋が高緯度から低緯度へ熱を運ぶことで解消されている
- エ 低緯度では吸収する太陽放射が放出する地球放射より多く、高緯度ではその逆になっている。この過不足は、大気と海洋が低緯度から高緯度へ熱を運ぶことで解消されている
この問題で使うもの
- 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
表の各緯度で、吸収する太陽放射と放出する地球放射のどちらが多いかを比べよう。
ヒント 2
吸収が放出より多い緯度ではエネルギーが余り、少ない緯度ではエネルギーが足りない。気温が上がり続けたり下がり続けたりしないのは、余ったところから足りないところへ熱が運ばれているからである。
ヒント 3
表から、低緯度で吸収が多く、高緯度で放出が多いことが読み取れるので、アとイは除ける。残るウとエは、熱が運ばれる向きで判断しよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
使う知識: 緯度による熱収支の違いと熱の輸送。低緯度は太陽高度が高く、吸収する太陽放射が多い。高緯度は太陽高度が低く、吸収する太陽放射が少ない。一方、地球放射は緯度によってそれほど大きくは変わらない。
1. 表を読む
- , : 吸収(300, 280)>放出(240, 240)→ エネルギーが余る(過剰)。
- , , : 吸収(210, 130, 70)<放出(220, 200, 180)→ エネルギーが足りない(不足)。
つまり、低緯度では吸収が放出より多く、高緯度では放出が吸収より多い。
2. 考察する
もし緯度の間で熱のやりとりがなければ、低緯度はあたたまり続け、高緯度は冷え続けるはずである。実際にはそうならないので、余った熱が低緯度から高緯度へ運ばれていると考えられる。この熱を運んでいるのは大気の運動(風)と海洋の運動(海流)である。熱は高温のところから低温のところへ移ることとも合う。よってエが正しい。
各選択肢
- ア: 誤り。低緯度と高緯度の過不足が表と逆であり、熱の運ばれる向きも逆である。
- イ: 誤り。表では緯度 で 60、緯度 で 110 もの差があり、ほぼ等しいとはいえない。
- ウ: 誤り。過不足の読み取りは正しいが、熱は余っている低緯度から足りない高緯度へ運ばれる。
- エ: 正しい。
別解
表から(吸収する太陽放射)(放出する地球放射)は、緯度 で 、 で 、 で 、 で 、 で (W/m²)。低緯度では吸収する太陽放射の方が多く(熱が過剰)、高緯度では少ない(熱が不足)。気温が変わり続けないので、低緯度の過剰分は大気と海洋によって低緯度から高緯度へ運ばれている。ア: 低緯度で放出が多いとしているので表と合わず誤り。イ: 各緯度で等しくないので誤り。ウ: 過不足は表と合うが、熱の運ばれる向きが高緯度から低緯度とあり誤り。エ: 表と運ばれる向きがともに正しい。正解はエ。