ーここでわかることー
▶︎上空の気温が低い理由
▶︎上空の空気の温度が低くても対流が起きない理由
上空に上がっていくと気温が下がるとなると、上空は地上より常に気温が低いはず・・・
ということは、いつも大気の状態が不安定なのでしょうか？
その疑問はもっともです！
ずっと「暖かい空気は冷たい空気より軽く、上昇しようとする」という感覚があったと思います。
ただ気圧が関係すると、ちょっと違うんです。
そこでここでは、上空の気温が低い理由と上空の気温の方が低くても「常に不安定」ではない理由を、初めて気象を学ぶ人にも分かりやすく解説します。
この記事は当講座に在籍する気象予報士が監修しております。
気象予報士を目指す方もそうでない方も、楽しく学びましょう！
上空の気温が低い理由
上空ほど気温が低い理由は、上空ほど気圧が低いからです。
気圧が下がると、空気は膨張します。
膨張する際、空気分子の運動エネルギーが分散し、結果として温度が下がります。
標高が高いところが夏でも涼しいのは、気圧が低いからだったのですね。
上空の空気の温度が低くても対流が起きない理由
上空の気温が低くても、大気の状態が「常に不安定」ではない理由は
上空の空気の方がエネルギーをたくさん持っている場合があるから。
冬の寒い日、暖房で部屋の天井付近ばかり暖かくなり、床付近は寒い・・・みたいな経験、誰しもあると思います。
気球だって空気を暖めることで上昇するわけだし、暖かい空気は冷たい空気より軽い！というのは一般常識。
そして正しい知識です。
ただし・・・気圧が同じくらいであれば・・・とうい条件付きです。
前述しましたが、空気は気圧が下がると膨張しします。
すると以下のように気温が下がります。
気圧が下がる
↓
空気が膨張
↓
空気分子の運動エネルギーが分散
↓
気温が下がる
では次に、逆のことをやってみましょう。
標高の高いところにある空気を、無理やり標高の低いところに持って降りるのです。
気圧が上がる
↓
空気が圧縮
↓
空気分子の運動エネルギーが増加
↓
気温が上がる
イメージできましたか？
上空の空気を無理やり地表面付近に持って降りると、気温が高くなるのです。
上記のように無理やり持って降りた空気の温度が、地表面付近の空気の温度より高かったら…
「大気の状態は安定」と言えるでしょうし
上記のように無理やり持って降りた空気の温度が、地表面付近の空気の温度より低かったら…
「大気の状態は不安定」と言えるでしょうね。
具体的な数字で計算してみましょうか。
計算してみよう
次の条件の空気を想像してください。
標高：2000m 気温10℃
標高： 0m 気温20℃
上記に示した標高2000mにある空気を、無理やり箱か袋に入れて（熱が加わらないようにして）、標高０mまで持ってきます。
地球では、空気（乾燥している）は1000m上昇または下降する場合、約10℃変化するので・・・
この場合は2000m下降するので、20℃上昇することになります。
すると〜
【元標高：2000mの空気 気温（10℃＋20℃）】
【標高： 0mの空気 気温20℃】
なんと、元標高2000mの空気が30℃もあり、標高0mの空気より暖かいではありませんか！
とはいえ、それでも地表面付近の空気の方がエネルギーが大きい場合もあるので、雲ができて雨も降るのです。
まとめ
- 上層ほど気温が低いのは、気圧が低いため。
- 上層の方が気温が低くても、「大気の状態は不安定」というわけではない。
- 上層で気温が低くても、気圧を同じにすると気温が高い場合もある。
ちょっとややこしい話でしたが、お分かりいただけたでしょうか。
気象に関する学びは、身近で大変面白いです。
ぜひ他の記事もご覧になって、一緒に楽しく学びましょう。
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