「天気」の学習：生徒たちからの疑問より 
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・中学校の「天気」の学習に役立ててくださいね。全て「生徒の疑問」からスタートしています。
| 「天気」の学習：生徒たちからの疑問より |
| 雨に関する疑問 |
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雲は、上空に浮かんでいる細かい水滴や氷のつぶですね。
空気中の小さなちりを核（中心）として、水蒸気は、次々に細かい水滴や氷の粒になるのです。では、雲はどうして空に浮かんでいるのでしょう。 それは、雲粒の直径が０．０１㎜と大変小さくゆっくりと落ちますが、上昇気流にささえられているからです。 その水滴や氷の粒が衝突して集められ（くっつきあって）、おおきな水滴や雪の結晶になります。 上昇気流でもささえきれないほど重くなって地上に落ちてくるのです。 雪やあられは、地上付近の気温が高ければ、落ちてくる途中でとけて雨になります。地上付近の気温が低ければ、そのまま雪やあられとしてふってきます。半分くらい途中でとけたものは、みぞれとなりますね。 ◎雪の結晶の形は、温度や湿度と関係があるそうです。
・ 花びらのように美しい六角形の結晶……気温高く、湿度が高い時にできる ・小さな六角形の結晶………………………気温低く、湿度が低い時にできる |
| 頭の上では、晴れているのに、雨が降ってくるといった経験はあるでしょう。 これは、低気圧にともなう前線の前で、上空の強い風によって、雨粒がとばされて、ふってくることがあります。 また、温暖前線と寒冷前線の間で、太陽が見えるけど、雨がふってくることがあります。 |
| 昼から、夕方にかけて、ふる夏のにわか雨ですね。夏の強い日差しで、上昇気流が発生し、積乱雲ができ、雨が降ります。 一時的に、雷がごろごろとなることもありますね。 |
| 雷雲は、夏だけでなく、日本海側では、冬、また、台風などの時にも発生します。雷が発生するためには、大規模な上昇気流が必要です。 その雲の中の温度は、－２０℃～－５０℃にもなります。雲の温度が低いことも雷が発生する条件です。 これだけ低いと、雲の中の水滴は、氷の粒となります。 雷雲の中では、上昇気流ではげしく、氷の粒がぶつかり合います。落下する粒もあります。 上昇する粒は＋の電気をもちます。下降する粒は－の電気をもちます。 雷雲の中で、＋と－の電気の間で放電がおこります。「ぴかぴか」と光りますね。やがて、地面にも放電がおこりますね。 (雷が光り、落ちますね。) |
| 雨が降った後は、空気中に水滴が多くあります。そして、だいたい太陽が出て、天気になりますね。 太陽の光が、水滴にあたって、屈折や反射をして、虹になって見えることがあります。 雨上がりで、太陽が出た時が、虹を見るチャンス。 ＊以前、黒部ダムへ旅行へ行った時、ダムから、放水していて、きれいな虹がみえましたよ。 キーワードは、太陽の光と水滴ですね。 |
| ・前線面・・・気団と気団のふれあう境目です。 温度の差がはげしい空気がふれあった所で発生します。 ・前線・・・・・前線面が地上にふれた所を前線といいます。 |
・気団・・・特別の性質をもった空気のかたまりです。 大陸の気団は、乾燥しています。 海の気団は、水分をふくみ湿っています。 ＊暖かい空気のほうが、冷たい空気よりも軽いです。 |
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| ・寒冷前線・・・寒気が暖気の下にもぐりこみます。 そのため暖気が上昇し、積乱雲ができます。強い雨がふります。 寒冷前線が通った後は、気温が下がりますね。 |
・温暖前線・・・暖気が寒気の上にゆるやかにのぼります。 そのため、乱層雲などの雲ができて、雨がふります。 温暖前線が通った後は、気温が上がりますね。 |
| ・その他に、停滞前線(ていたい)や閉塞前線(へいそく)があります。 |
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暖気団と寒気団は性質が異なっており，2つの気団が接しても両方の空気はなかなか混じりあいません。この接している面を前線面といい，前線面が地表とまじわる線を前線といいます。
どちらかいっぽうが強く押している場合，冷たい空気はあたたかい空気に比べて重いので，前線面では暖気の下に寒気がもぐりこんだり，暖気が寒気の上に昇っていったりします。さらに強いほうの気団がじわじわと、もういっぽうの気団を押してすすみますので，前線がとおり過ぎると，気温が急に変化するのがふつうです。
寒気が暖気の下にもぐりこみながら押している場合を，寒冷前線といい，反対に暖気が寒気の上に昇りながら押している場合を温暖前線といいます。また，寒気と暖気がほぼ同じ強さで押し合っている場合は，前線がなかなか動きません（このことを停滞するとい
う）。それでこのような前線を停滞前線と呼んでいます。
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| 雲に関する疑問 |
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一定容積の空気が含むことのできる水蒸気量の、最大限が気温によって決まっています。
高温の空気は水蒸気をたくさん含むことができますが、低温の空気は少ししか含めません。 気温が低くなって、現在含んでいる水蒸気の量で飽和になる気温を「露点温度」 といいます。露ができ始める温度という意味です。
水蒸気を含んでいる空気の温度が次第に次第に低くなって、露点温度に達したとき、すでに空気は、能力いっぱいの水蒸気を含んだ状態ですから、それ以下に気温が下がると、含みきれない余分の水蒸気がでてくるわけです。
この余分の量は、もはや水蒸気の状態で空気中にとどまっていることはできずに、一般には、凝結または昇華して水滴や氷晶となり、空気中に浮かぶようになります。これが雲です。 |
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雲は何からできているんでしょう。実は、霧の所で学習したように、水滴や氷の粒からできています。
では、なぜ落ちてこないんでしょうか。 それは、雲の粒は非常に小さいならです。 小雨の雨の粒の百万分の一の大きさです。直径は約０．０１㎜ぐらいです。 この雲粒が１００万個集まってやっと１㎜ぐらいの雨粒になるのです。 では、どのようにして雲はできるんでしょう。
＊気圧高い→ 温度上昇 ＊気圧低い→ 温度低下 ◎ 雲の中はどうなっているかな？
雲の中は、上昇気流などのはげしい空気の流れが あり、「ひょう」「あられ」の粒も飛んでくるのでとてもきけんな所です。中は、あらしのようなものです。
中には、電気をもった雲もあります。
＊飛行機に乗ったとき、翼にあたる氷を音を聞いたことがあります。
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| 太陽の光は、白色光です。ちなみに光は様々な波長の波です。太陽の光が、空気や雲を通り抜ける時のことを考えてみよう。 雲は、小さな水滴や氷の粒からできていますね。光があたると、通りぬけるのもあるけど、水や氷の粒にぶつかってあっちこっちに散乱します。乱反射によって白っぽくみえますよ。スキー場の雪が白くみえるのも、乱反射によるものですよ。 |
| ・雲ができるのは・・・太陽であたためられた空気が軽くなって、上昇します。上空は、気圧が低く、温度は、低いです。上空に昇った空気は、膨らみます。このとき、熱を使うので、冷えます。(断熱膨張) 空気中の水蒸気が多く、上昇気流が強いと、積乱雲となります。 ・山の斜面を空気が登っていき、雲ができます。 ・気圧の低い所に空気が集まって、上昇気流となって雲ができます。 ・寒冷前線や温暖前線にともなって、雲ができます。 ＊このように、雲がどんどんでき、空気の流れによって動きます。 |
| 冬寒い日に、「ハー」とはく息が白いですね。これと同じですよ。飛行機が出す排気ガスに含まれている水蒸気が、冷たい空気にふれて、氷の粒になるからです。上空は、寒いんですよ。乾いた空気の場合。１００ｍのぼるごとに、約１℃温度がさがりますよ。 例えば、地上で２０℃だとすると、５Ｋｍ上空の温度は、５０００÷１００＝５０ だから、え－。－３０℃となりますね。 ＊地上から、８０Ｋｍ以上になりますと、熱圏といって、１０００℃以上のものすごく熱い所になります。 ＊天気の勉強をするところは、主に、対流圏というところですよ。地上から、１０ｋｍ～２０ｋｍぐらいのところですね。 ＊ジャンボ(飛行機)がとんでいるところは、成層圏というところですよ。 |
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| ・霧・・・地面に接して現れる雲のことです。たくさんの水滴からできています。ですから。雲の中を歩いているみたいですね。 １ｋｍ先まで見えるものを霧といいまのす。１ｋｍ以上みえるものを「もや」とよんでいますよ。 ・ですから、霧ができやすい条件は、雲と同じです。 ①空気中に霧のつぶとなる凝結核がたくさんあること ②水蒸気がたくさんあること ③空気が冷えることなどです。 ・上空にあるのが、「雲」です。低いところにあるのが「霧」となりますね。 |
| ・気象観測は、日本中の気象台(５５カ所)や測候所(１００カ所)で行われています。 また、データ通信のアメダス(約７０カ所で雨量、約８４０カ所で風速・気温・風向・日照など)で自動観測しています。 データは、コンピュータで処理されます。また、海洋・海上観測(船や海洋ブイロボットなど)や高層気象観測(ゾンデなど)、レーダー観測、そして、人工衛星(ひまわり)などで、様々な気象の観測を行っています。 ・また、偏西風の動きを追跡して、日本付近の地上の天気の予測をしています。 さまざまなデータをもとにコンピュータも使って、予想しているということですね。 過去のデータもありますし。当てずっぽではないのですよ。 |
| 台風に関する疑問 |
| ●台風とは・・・中心付近の最大風速が、１７．２ｍ／秒以上の熱帯低気圧を台風と言います。 熱帯地方では、強い日差しを受けて、海から、大量の水が蒸発しています。水蒸気になって、上昇気流によって、雲ができますね。 さらに、まわりから、しめった空気が流れ込み、台風となります。 ・発達した台風の等圧線は、ほぼ同心円状になっていますので、低気圧とは、すぐに区別がつきます。 ・台風は前線をともなっていません。 ・台風の強さを表すのに、中心気圧を使います。気圧が低いほど強い台風ですよ。 １９７７年の９号台風の中心気圧は、なんと、９０７ｈＰａでした。 ・風の向きは、反時計回りとなっています。台風の進行方向の右側は、風が強いですよ。そのわけは、台風の進行方向と風の向きが、右側では、同じになって、強められるからです。 ・アジアでは、「台風」 ・北アメリカでは、「ハリケーン」 ・インド洋では、「サイクロン」 ・オーストラリアでは、「ウイリーウイリー」とよばれています。 |
 秋の台風の接近 |
| ・台風の始まりは？どこでできるの？ 赤道付近です。南方の海上ですよ。 ・台風はどこで終わるの？ 南方海上でどんどん発達しながら、台風となって、北東の貿易風に流されて、西、または、北西に進みます。 日本の近くまでくると、偏西風に流されて、東に進みます。速度をはやめて、冷たい海上に出て、やがて消えます。 中心付近の最大風速が、１７．２ｍ／秒以下になると、台風とはよびませんね。温帯低気圧となりますよ。 ・台風はなぜ秋にやってくるの？ 夏から秋にやってくる台風は、小笠原気団の周辺を進むものが多いからですよ。 偏西風や小笠原気団などの位置によって、台風の進路はかわってきますね。 ・台風は、春にはこないの？ 日本の春は、揚子江気団からくる移動性高気圧によって、周期的に天気が変化することが多いですよ。 台風は、春でも南方海上でできることがありますが、日本には、ほとんどきませんね。西に大きくそれていったり、消滅したりします。 |
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| 風に関する疑問 |
| 夏の暑い日、「うちわ」や「扇風機」を使いますね。 「クーラー」もつかいますね。空気を動かして、涼しさを感じています。 実は、風の正体は空気の動き(空気の流れ)なのですよ。 |
| ・「空気」を発見した人 空気は、目で見たり、さわったりできませんね。昔の人は、「空気」があるということもわかっていませんでした。 今から、約４００年前、ガリレオが、石や木のように、「空気」には重さがあることを発見しました。 また、温度計も発明しました。 |
| ＊風力、風向、風速を表す記号がありますよ。 |
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風はどうしてふくのか？
物体はあたためられると体積を膨張させます。
空気も温められると膨張し、同じ体積で比べると軽くなります。 軽くなった空気は上昇し、そこにまわりから空気が流れ込んできます。 この空気の流れが風の流れなのです。 さて、風には、空気の流れが、上下におこるものと、地表に平行におこるものと二種類あります。 上下の風の動きを「気流」といいます。 地球は太陽の熱で温められます。液体より固体のほうが熱を伝えやすい性質があります。
太陽が照っている昼間は、陸のほうが海より温まりやすいのです。 その結果、陸と海とに温度差が生じます。 陸の空気は膨張して上に昇り、そこへ海から空気が流れ込みます。（海風）夜になると個体のほうがさめやすいため、陸風がふきます。 気圧によっても風がふきます。高い気圧の空気は、低い気圧へと向かって流れます。そのため風は地上から山頂に向かって吹いています。 まとめ
・温度差 ・気圧差 によって起こる空気の流れを風といいます。
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| 水は、高い所から低い所に流れますね。風はどうでしょうか。気圧の高いほうから、低い方へ風はふきます。 では、なぜ風がふくのでしょうか。地球は、太陽からたくさんの熱ををもらっていますね。莫大な熱は、地面をあたため、空気もあたたまります。水もたくさん蒸発します。 また、赤道のほうが、北極や南極より太陽からたくさんの熱を受けています。赤道や両極のそれぞれの熱のアンバランスをなくすために、対流が起こります。 また、地球が自転しているので、東西方向の風がふきます。 |
・「気圧」とは？ 空気に重さがあるので、私たちが住む地球の表面には、大気の重さがかかっていることになります。 大気の重さによる圧力のことを「気圧」といいます。 地表の気圧：約１Kｇ重／ｃｍ２(平方センチメートル) 気圧の単位は、ヘクトパスカル。地表では、約１０１３ｈＰａで、１気圧です。 |
| ・「気圧」を発見した人 イタリアのトリチェリーという人です 気圧の発見
イタリアの物理学者トリチェリ（１６０８～１６４７）は、一方を閉じた長さ約１ｍのガラス管に水銀をいっぱい入れ、水銀が入っている容器の中に逆さにたてました。そうすると、ガラス管の中の水銀の高さが約７６ｃｍのところで止まることを発見しました。
これは、水銀の重さによる圧力と気圧とが、容器の水銀面でつりあっているためだと考えました。これが気圧を発見した最初の実験です。
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・高気圧と低気圧 |
・高気圧・・・まわりよりも気圧が高い。下降気流。良い天気。 ・低気圧・・・まわりよりも気圧が低い。上昇気流。雲ができやすく、天気が悪い。 |
| 赤道の熱い空気と極地方の冷たい空気とのバランスをとるために対流がおこります。(貿易風、偏西風) では、季節風はどうでしょうか？季節の変化にともなって、ふく風のことを季節風いいます。 季節風は、大陸と海との比熱の違いから、１年を夏と冬の二つに分けられます。夏は、海から大陸にふきます。 冬は、大陸から海にふきます。 夏・・・大陸は、夏、ものすごく熱くなります。海はそれほど熱くありません。ですから、夏は、大陸で上昇気流が発生します。気圧は低くなります。風は、高気圧から低気圧に向かって吹きますので、海から大陸に風がふくことになりますね。(海からの風ですので、水蒸気をいっぱいふくんでいますよ。) 冬・・・大陸が冷えて、高気圧が発生します。海のほうが比較的あたたかくて、気圧が低いので、大陸から、海に向かって、風がふきますね。 これが冬の季節風です。日本海をわたるときに、しめった空気になるので、日本海側では、大雪になりますよ。 |
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大陸や海洋のような広い地域に空気が長くとどまっていると，空気はその地域の影響を受けます。たとえば，その地域があたたかい海洋であれば，湿ったあたたかい空気に、その地域が寒い陸地であれば，乾燥した冷たい空気になります。
このように温度や水蒸気量がだいたい一様な空気のかたまりになるのです。この空気のかたまりを気団といい，冷たい気団を寒気団，あたたかい気団を暖気団と呼んでいます。
いっぱんに，気団の中では下降気流があり，同じ性質の空気が地表近くで四方に広がる高気圧になっています。したがって，この中心付近では雲が消え，よい天気になっています。 気団の周辺部では，風が吹き出していますので、天気はその気団の影響を受けます。冷たい気団におおわれれば気温が下がりますし，湿ったあたたかい気団におおわれれば，湿度や気温が上がるわけです。
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日本のまわりには、気団がとりまいています。
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・気団・・・空気の性質が一様な大きなかたまりですよ。 ・春・・・・・揚子江気団が、ちぎれて日本に移動してきます。 大陸ですので、空気は乾いています。また、温暖です。 ・つゆ・・・オホーツク海気団と小笠原気団がにらみ合う格好です。 梅雨前線が日本の東西にのび、蒸し暑く、雨もおおくなります。 ・夏・・・・・小笠原気団が強まって、梅雨前線をおしあげてます。 梅雨明けです。夏型の気圧配置となって、暑い日が続きますね。 ・秋・・・・・揚子江気団が、春と同じように、移動してきます。 ・冬・・・・・シベリア気団が勢力をましてきます。冷たい空気が日本に。 北西の季節風が強くなると、冬本番となります。 ＊北陸地方では、雪とともに雷がおちることもありますよ。 |
| 竜巻は、上空に気圧の低いところができて、地上の空気がすいあげられて、発生します。どうして発生するのかは、詳しくまだ、わかっていないようです。 ＜竜巻のでき方＞ ①上空で風の強いところ弱いところができる ②上空でうずができる。 ③その一部が、ぞうの鼻のように地上にのびてくる ④地上にうずがたどりつく ⑤積乱雲とともに時速４０～９０Ｋｍで移動する ＊竜巻の中は、ものすごい上昇気流がある。 ＊アメリカでは、トルネードとよばれ、恐れられています。 ＊竜巻は、大気の層が不安定になっている地方に、寒冷前線が通過する時におこるそうです。 ＊日本では、３月、８月、９月に多い。 |
