2007年08月26日

太陽の放射と気温変化




犬 今年は本当に暑い夏だったね。



もうやだ〜(悲しい顔) 暑かったよ〜。

  もうバテバテで、とろけちゃいそうだった。


犬 じゃあ小学校の理科でみんなの苦手な天気から

  太陽光と地面、気温の温まり方について見直してみようか。



もうやだ〜(悲しい顔) ねえ先生、この間試験でね、

  温度が一番高くなる時間帯は?って問題が出たんだけど

  間違えちゃったみたいなんだ。

  太陽が南中、つまり真南に来るのは12時だよね。

  じゃあ12時に気温が一番高くなるんじゃないの?


犬 試験によく出るポイントだね。

  みんな分かりにくいところだと思うんだ。

  大事なのは、

  太陽が直接空気を温めるわけではない ってところなんだよ。

  前に一緒に勉強した、小学校理科・天気を思い出してごらん。



がく〜(落胆した顔) そっか、空気より地面の方が温まりやすいんだ。

  ということは・・・


犬 太陽から放射された熱は、まず地面を温めるんだ。

  太陽が南中する12時頃、放射は一番強くなる。

  どうしてか?というと、太陽の光が垂直に当たることによって

  太陽の光が集中して、効率的に地面を温めることができるからなんだ。


虫眼鏡で太陽の光を集めて、黒い紙に火を付けるところを思い出してみよう。

ある角度で、ある1点、火がつきやすいポイントがあるよね。


  太陽の南中も同じようなものだと思えばいい。


  そして温まった地面が空気を温める。

  気温が上がるのは地面からの放射によるものなんだよ。



がく〜(落胆した顔) 放射って、太陽だけじゃないの?


犬 そう。太陽が地面を、地面が大気を温めるのを

  放射 と呼ぶけれど、

  地面が地面を温める、つまり地温の変化は 伝導 という現象で起こる。

  空気が空気を温めるのは 対流 という現象で起こる。


固体が固体を温めるのは 伝導

液体が液体を、気体が気体を温めるのは 対流

太陽からの熱が地面を、地面の熱が空気を温めるのは 放射



  この3つの言葉の違いは、一般に小学校理科の試験に出ることはないけれど

  頭の片隅に置いておくと役に立つことがあるかもね。



ふらふら っていうことは、試験に出ないとは限らないんだね。


犬 地面は太陽の放射、熱と光を吸収して

  空気に赤外線(赤外光)を放射する。

  赤外線といえば、「遠赤外線ヒーター」とか聞いたことあるかな。

  ものを温める効果の高い光なんだよ。

  赤外線については高校で詳しく習うから、今は

  そういうものなんだ、と頭に入れておくだけで十分。



わーい(嬉しい顔) 地面から赤外線。覚えておくね。


犬 太陽の光が地面を温めて、さらに空気を温めるから

  地面と空気が温まるまでに時間がかかるよね。

  それで温度が一番高くなるまでにズレがあるんだ。


太陽からの放射が一番強くなるのが12時(南中)、

地面の温度が一番高くなるのが13時、

空気の温度(気温)が一番高くなるのが14時。



  太陽高度が一番高くなる12時から

  地面、気温の順に1時間ずつ足していくだけ。覚えやすいだろ。



わーい(嬉しい顔) なるほど!


犬 同じ理屈で、今度は1年間を見た場合

太陽の熱と光は夏至(6月)に一番多く地面に届く。

その結果、地面の温度は7月に一番高くなり

空気の温度(気温)は8月に最高になる。



ふらふら あの8月の猛暑は、夏至にはもう決まっていたんだね。


posted by 小学校 理科 at 11:34| 小学校 理科