2 優子さんは、 秋に訪れたT城量(かつて城のあった跡)の山上から眼下に雲海が広がっているよう すを観賞した。 この現象について興味をもった優子さんは、 先生と実験や会話をしたり, 資料を調べ たりした。表9は、 資料で調べた気温と飽和水蒸気量との関係をまとめたものである。 実験I 理科室で、 金属製のコップに、 (3) 実験Iの結果から,空気の体積が変化すると温度が変化することがわかる。優子さんが資料を調 べたところ,ふくまれる水蒸気量が飽和水蒸気量に満たない空気が100m上昇すると、その温度は 1.0℃変化し,飽和水蒸気量に達した空気が100m上昇すると、その温度は0.5℃変化することがわ 図10 表9 かった。 室温と同じ20℃のくみおきの水を入れ た。図10のように, ガラス棒でかき混 ぜながら氷水を少しずつ加えると、水 温が10℃になったとき, 金属製のコッ ーガラス棒で かき混ぜる。 温度計 気温 飽和水蒸気量 0 実験Iで、ピストンを素早く引いたときのことについて述べた次の文章中のあ~⑤から, 正し いものを選び,それぞれ記号で答えなさい。 乾燥した空気も湿った空気も, ピストンを引くとその空気の体積は⑥ (ア 大きく さく)なり,その温度は① (ウ 高く ンを引くときのように変化するのは, 空気のかたまりが⑤(オ 上昇 が変化したときである。 2 地表付近にある乾燥した空気(湿度0%) のかたまりがあたためられて温度が30℃になったと する。このとき, 空気のかたまりは膨張して密度が小さくなる。このため, 地表の大気の温度が 26℃であれば、それよりも温度が高い空気のかたまりは上昇する。 空気のかたまりがある高度ま [g/m) 35 39.6 30 30,4 イ小 エ 低く)なった。 空気のかたまりの体積が, ピスト 氷水 プの表面がくもり始めた。 (1) 実験Iで、金属製のコップの表面が くもり始めた温度を, このときの空気 の何というか。 (2) 実験Iのときの, 理科室の湿度は何%か。小数第一位を四捨五入して, 整数で答えなさい。 25 23.1 20 54 17.3 カ 下降)して、 高度 9cち V。 金属製のコップ 15 12.8 10 9.4 ;8 しっど 5 6.8 で上昇して変化した温度と, その高度での大気の温度が等しくなると,空気のかたまりは上昇し たり下降したりすることなく, その高度にとどまる。まわりの大気の温度と高度の関係が、【優 子さんと先生の会話1】の下線部のようであるとして, この空気がとどまる高度が何mか, 求め なさい。 【優子さんと先生の会話1】 優子:先日T城雄で早朝に雲海ができているのを見てきました。 前の日からよく晴れていて, 風 もふいていませんでした。 雲海はこのような条件のときに見られるそうです。 先生:なるほど、 そうですか。 ではT城吐の雲海について考える前に,一般的な雲のでき方を確 認しましょう。空気のかたまりが上昇するのはどんな場合ですか。 優子:空気のかたまりの密度が, まわりの大気の密度より小さい場合に上昇します。 先生:空気の密度が小さくなるのは, どんなときですか。 優子:空気があたためられ、 温度が上がって膨張したときです。 先生:そうですね。 同じ高度で比べれば, 空気の密度はほぼ温度で決まると考えてよいです。 あ たためられた空気のかたまりは上昇し, その温度がまわりの大気の気温と同じになるとこ ろまで移動して止まります。 う 3 地表付近にある温度30℃, 湿度31%の空気のかたまりが大気中を上昇するとき、 雲ができ始め る高度として、最も適当なものを次のア~エから一つ選び, 記号で答えなさい。ただし、 表の気 温と飽和水蒸気量の値は, 上空に上がった空気についてもあてはまるものとする。 ア 約1000m じょうしょう ーo 15 【優子さんと先生の会話2】 イ 約2000m ウ 約3000m エ 約4000m ぼうちょう 1.6 先生:雲海は山上からはどのように見えましたか。 優子:私が雲海を見た山は, 海面からの高さが350mほどしかあり ません。それよりも下のほうに雲が広がって見え, 上は雲が なく晴れていました。雲はどうしてそんな低いところにでき Tサ 優子:高度が大きいほど, まわりの大気の温度は低いのですよね。 先生:はい,空気は光を通すので, 太陽の光のエネルギーは大気を通りぬけて地表をあたため, 地表の熱により地表付近の大気の温度が上がります。 このため, ふつう高度10km程度ま では上空ほど温度が低く, 大気の温度は,高度が100m上がるごとに0.6℃ずつ低くなって います。 優子:空気のかたまりが上昇するとき, 空気のかたまりの温度はどうなるのですか。 先生:それについて, 実験Iで調べてみましょう。 たのですか。 T城峠の下にひろがる雲海 先生:昼間にあたたまった地表は、, その熱が夜間に 「赤外線」 という見えない光のエネルギーと して放出されます。 晴れて雲のない日は、この赤外線が大気を通りぬけて直接宇宙空間へ はうしゃ 逃げていくので、地表がいつもよりよけいに冷えます。このような地表の冷え方を「放射 れいきく 冷却」といいます。 風のない日に、 深夜から夜明け前にかけて放射冷却が起こると, 地表 てき きり 付近に冷えた空気がたまります。 空気がある温度にまで下がると空気中に水滴ができ、 晴れて風のない夜は霧が発生しやすいのです