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大気と気象(知識)の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校地学 大気と気象(知識)

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30028021013070
放出する地球放射240240220200180

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

この問題を解けるようになるまで(51 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 気象の観測と大気の圧力
  2. 大気の組成と鉛直構造
  3. 実験器具の使い方と安全
  4. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  5. 熱運動と絶対温度
  6. 熱の移動と熱平衡
  7. 熱膨張
  8. 熱の伝わり方(伝導・対流・放射)
  9. 回路の性質と計器の使い方
  10. 電流と磁界・電磁誘導の用語
  11. 磁場と磁力線
  12. 電流がつくる磁場(右ねじの法則)
  13. 電磁誘導とレンツの法則・ファラデーの法則
  14. 小数の四則計算
  15. 円の周の長さと面積
  16. 分数のたし算・ひき算
  17. 分数のかけ算・わり算
  18. おうぎ形の弧の長さと面積
  19. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  20. 四則の混じった計算の順序
  21. 三角形・四角形の面積
  22. 正負の数の加法・減法
  23. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  24. 約数の見つけ方
  25. 素因数分解と約数の個数
  26. 平方根の意味と根号の簡単化
  27. 三平方の定理
  28. 特別な直角三角形の辺の比
  29. 弧度法と単位円による三角関数
  30. 音の伝わり方と大きさ・高さ
  31. 音の振動数と波形
  32. 横波・縦波と波の要素
  33. 交流の発生と実効値
  34. 自己誘導と相互誘導
  35. 力の種類とはたらき
  36. 静電気・放電と電子
  37. 帯電と電気量保存の法則
  38. クーロンの法則と電場・電気力線
  39. 電位・等電位面と電場の関係
  40. 導体の静電誘導
  41. 不導体の誘電分極
  42. コンデンサーの電気容量を決めるもの
  43. 電流の正体と電流の向き
  44. オームの法則と抵抗率
  45. 電力・電力量とジュール熱
  46. コイル・コンデンサーの交流に対するはたらき
  47. コンデンサーの静電エネルギー
  48. 電気振動
  49. 電磁波の性質と種類
  50. 地球の熱収支と温室効果
  51. 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。

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