【質問】理科(中学):上昇気流と下降気流の仕組みについて教えてください

〔質問〕

上昇気流と下降気流の仕組みについて教えてください

〔回答〕

基本的には空気の温度変化によるものと考えてください。

まず、上昇気流についてですが、地表や海面が太陽の熱で暖められると、接触している空気が温まりますが、その際に「温度が上がると気体は膨張」することで、密度が減少します(※ 下記、補足欄も参照してください)。密度が小さくなった空気は、いわば「軽くなった」ようなものですので、上の方に上がっていきます。これが上昇気流です

下降気流についてはその逆で、(主に上空で)空気が冷やされると、「温度が下がることで収縮」することで、密度が上がります。その結果、いわば「重くなった」感じになって、下に降りてきます。

また、上昇気流との兼ね合いとしては、
もし上昇気流しか起こらなければ、そのエリアでは空気がどんどん上空に溜まり続けることになってしまいます。
つまり、上がった空気はどこかでは戻ってきてるはず、という意味合いで、別の箇所で下降気流が生じる、という関係性もあります。
(※ 上向きの噴水の水が、また落ちてくるようなイメージ)

〔補足〕

例えば、4Lの空間に5gに相当する空気があったとします(数値例は適当です)。このとき、1L当たりとしては1.25gということになります。
これが、温められて、5Lに膨張したとします。すると5Lの空間に5gあることになりますので、1L当たり1gということになります。
この、1.25g や 1g というのが密度で、同体積で比較すると、軽くなっている(質量が小さくなっている)ため、上方に上がっていく、というものです。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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