地球科学・大気・天気/原理と探求
上昇する空気と雲の解説
空気が上昇すると、周囲圧力が下がり、膨張して温度が下がります。地上気温・露点・環境気温感率・到達高さを変えて空気塊が飽和する地点を探してみてください。結露前後の冷却速度の違いと周囲の空気との温度差を区別して、雲と安定度を調べます。
どのような原理？
結露前は空気10℃/km・露点2℃/km、結露後は空気5℃/kmで冷やす区間近似を使用します。
重要な関係
結露高度 = (T−Td)/8 km
観察してみよう
- 空気塊の目標高さをシーンからドラッグするか、高さスライダーで決めます。実行すると地上から上昇し、凝結高度後に雲ができます。
- 地上25℃・露点13℃で1.5kmと3kmを実行・記録します。温度・飽和かどうかを確認します。
- 目標3kmを維持し、環境気温感率を3と12℃/kmに変え、空気と環境気温を比較します。
結果を読み解く
凝結高度 1.5 km で、空気の塊の気温は何ですか。
(25−13)/(10−2)=1.5kmです。凝結前には10℃/kmずつ冷えるので25−10×1.5=10℃です。
モデルの仮定と限界
乾燥・露点・湿潤減率をそれぞれ10・2・5℃/kmの定数で置く区間近似です。混合・コピー・気圧による減率変化を省略します。安定・不安定は、その高さで周囲と温度を比較した浮力判定であり、大気全体の安定度や実際の雲・降水予報ではありません。