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大気の大循環

ハドレー循環・亜熱帯高圧帯・貿易風・偏西風・ジェット気流・極偏東風の位置と風向、それらが熱の輸送とコリオリの力によってできることを説明できる

前提

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説明

地球をとりまく大気には、緯度帯ごとに決まった向きの風が吹く、地球規模の大きな流れ(大気の大循環)があります。この技能では、ハドレー循環・亜熱帯高圧帯・貿易風・偏西風・ジェット気流・極偏東風が地球のどこにあり、風がどの向きに吹くのかを説明できるようになります。さらに、それらが「低緯度から高緯度への熱の輸送」と「コリオリの力」によってできることを説明でき、これらについて述べた文の正誤を判定できます。

なぜそうしてよいのか

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、高緯度では少ないので、大気は低緯度から高緯度へ熱を運ぼうとします。赤道付近では強く温められた空気が上昇し、雲が多く雨の多い低圧帯(赤道低圧帯)ができます。上昇した空気は上空で高緯度側へ流れますが、北半球では進行方向の右(東向き)にそらされるので、まっすぐ極までは進めず、緯度 20〜30° 付近で下降します。下降気流のところでは雲ができにくく、高気圧の帯(亜熱帯高圧帯)ができます。下降した空気は地表付近を赤道へ向かって戻り、赤道付近でまた上昇します。この低緯度の鉛直の循環がハドレー循環です。

地表付近で亜熱帯高圧帯から赤道へ向かう風は、北半球では進行方向の右へそらされるので北東から吹く風(北東貿易風)、南半球では左へそらされるので南東から吹く風(南東貿易風)になります。一方、亜熱帯高圧帯から高緯度側へ向かう風は、北半球では右へそらされて西から吹く風になります。中緯度(およそ 30〜60°)の上空では、この西よりの風(偏西風)が一年中吹いており、その中でもとくに強い流れが対流圏の上部(圏界面付近)に帯状にあり、ジェット気流とよばれます。中緯度では、偏西風が南北に蛇行し、それにともなう高気圧・低気圧のうずが暖かい空気を高緯度へ、冷たい空気を低緯度へ運ぶことで熱を輸送しています。

極付近では冷えた重い空気が下降して高気圧(極高圧帯)ができ、そこから低緯度へ向かって流れ出す風がコリオリの力でそらされて、東から吹く風(極偏東風)になります。このように、どの風も「熱の過不足をならす流れ」が「コリオリの力で曲げられる」ことで向きが決まっています。

手順

  1. 緯度帯ごとの気圧帯を確かめる: 赤道付近は上昇気流の低圧帯(赤道低圧帯)、緯度 20〜30° 付近は下降気流の亜熱帯高圧帯、極付近は高圧帯

  2. 地表付近の空気が高圧帯から低圧帯へ向かう向き(南北どちら向きか)を決める

  3. コリオリの力で向きを曲げる: 北半球では進行方向の右、南半球では左にそらす

  4. 風の名前と吹いてくる方角を対応させる: 低緯度は貿易風(北半球で北東から)、中緯度は偏西風(西から)、高緯度は極偏東風(東から)

  5. 上空の流れを確かめる: ハドレー循環は赤道で上昇・緯度 20〜30° で下降する鉛直の循環、ジェット気流は中緯度の対流圏上部にある特に強い偏西風

  6. 熱の輸送とのつながりを確かめる: 低緯度はハドレー循環、中緯度は偏西風の蛇行と高気圧・低気圧のうずが熱を高緯度へ運ぶ

例題

大気の大循環について述べた文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 北半球の低緯度の地表付近では、亜熱帯高圧帯から赤道へ向かう風がコリオリの力で右にそらされ、北東から吹く貿易風となる。
イ 赤道付近では下降気流が生じるため、雲ができにくく降水量が少ない。
ウ ジェット気流は、低緯度の地表付近を東から西へ向かって吹く強い風である。
エ 中緯度では、極から赤道へ向かう風がコリオリの力でそらされて、東から吹く風が一年中卓越する。

例題の解答

手順 1・2・3: 北半球の低緯度の地表付近では、亜熱帯高圧帯(高圧)から赤道低圧帯(低圧)へ、北から南へ向かって空気が流れる。北半球ではコリオリの力で進行方向の右(西向き)にそらされるので、北東から南西へ吹く風、つまり北東から吹く貿易風になる。アは正しい。

手順 1: 赤道付近は強く温められた空気が上昇する低圧帯で、雲が多く降水量が多い。下降気流で雲ができにくいのは亜熱帯高圧帯なので、イは誤り。

手順 5: ジェット気流は中緯度の対流圏上部を西から東へ吹く特に強い偏西風である。低緯度の地表付近を東から吹くのは貿易風なので、ウは誤り。

手順 4: 中緯度で一年中卓越するのは西から吹く偏西風である。東から吹く風が卓越するのは低緯度(貿易風)と高緯度(極偏東風)なので、エは誤り。

したがって答えはア。

答え:

ア

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること