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山の上など、高い所は昼間、太陽により近いのに、低い所より暑くないのはどうして?

gooドクター

A 回答 (7件)

HP名「かぜのねいろ」の中の「風の科学」を参考URLとしました。


気体は圧力が高ければ温度が上がる→地表近くが圧力高い

距離は10kmもないので太陽から地球の距離に比べたらわずかなので差が出ない。

参考URL:http://www.geocities.co.jp/Milano/1978/wind/wind …
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気温の高度分布に関する回答がたくさん出ていますが,質問文から察すると,その前に,回答No.3で軽く触れられている「山の上は太陽にどれだけ近いのか」という定量的な見積もりをしたほうがよいと思います。


ただ,「気圧が高いと温度が上がる」はちょっと飛躍しすぎだと思います(No.3で紹介されたページがそういう書き方をしているのですが)。せめて「空気が上昇すると,上空の気圧は低いので膨張せざるを得ないが,その際に周囲からエネルギーをもらうことができないので,自らのエネルギーを消費するため,上昇するほど温度が下がる」ぐらいの説明は欲しいところ。

太陽に近くなれば,太陽からの熱を受けやすくなりますので,当然暑くなります。
たとえば,地球よりも太陽に近いところを回っている金星の気温は400℃~700℃にも達するそうです。これは,二酸化炭素が多いので温室効果が強くあらわれているせいもありますが,それとあわせて,そのもとになる熱を多く受取っているからです。

ところで,山の上と山の麓とでは,太陽までの距離はどのぐらい違うでしょうか。お昼ごろでしたら,ちょうど山の標高ぶんだけ近いことになりますね。
日本の山でしたら,富士山でも3776mです。
さて,この距離は近いのか遠いのか。
それは,熱源である太陽までの距離との比較で決まります。
熱源が近ければ(たとえば部屋の隅にあるストーブ),そこからの距離が数十センチでも,とどく熱の量にはかなりの差が出ます。
ところが,太陽と地球との距離は(多少変化しますが平均すると)1億4960万kmほどもあります。
ということは,昼間,富士山の上にいる人は,地上にいる人よりも,0.000 002 5%ほど太陽に近いことになります。
この程度の差でしたらほとんど問題になりません。
逆に考えてみましょう。もし富士山の高さ(つまり4km弱)程度の距離の違いでも気温に影響が出るとしたら,半日たって夜中になったらどうなるでしょう。
地球は自転していますから,最大の場合(つまり赤道上にいる人の場合)地球の直径分だけ,昼間にいたところよりも太陽から遠くなることになります。その距離,ざっと12740kmです。
かりに山の高さ程度で差が出るのなら,こんなに遠いところにいる人はこごえてしまうでしょう。(注)
つまり,1万キロ以上太陽から離れても,受取る熱はほとんど同じといっていいわけです。

実は,太陽~地球間の距離はもっと大きく変化しています。それは,地球の公転軌道(つまり太陽の周りを回る通り道)が,完全な円ではなく,少し楕円だからです。
一番太陽に近づくのは毎年1月4日頃(1億4710万km程度),また最も遠くに来るのは7月4日頃(1億5209万km程度)です。
引き算をすると,およそ500万kmほどの差があることになります。
しかし,1月ごろは地球全体が暑くなるかというとそうではなく,地軸の傾きの影響で,北半球は冬になっていますね。
500万kmぐらいの差になると,完全に無視していいかは微妙なところですが,それよりも地軸の傾きのために生じる四季の変化のほうがはるかに大きく効いているわけですね。
ちなみに,太陽~金星間の(平均)距離は,1億0820万kmです。つまり地球より4000万kmほど太陽に近いことになります。
このぐらいの差がついて初めて,受取る熱の差がハッキリ出てくるといっていいでしょう。(単位面積あたり受取る熱は地球の1.91倍になります)

(注)昼と夜とで温度差がそんなに出ないのは,距離の差が無視できることとあわせて,地球には水や空気,植物などがあるため,岩石だけのときに比べると,昼でも極端にはあたたまりにくく,夜でも極端に冷えはしない,という事情があります。
(それでも砂漠などでは,日中は50℃以上になり,明け方は0℃近くまで下がったりしますよね)
水も空気もない月の表面は,真昼で+110℃,真夜中には-150℃とか,そのぐらいの変化を見せます。
また,場所によって受取る熱にムラがあっても,それらが大気の流れや熱伝導,放射などによって地球全体に広がっていっているため,差が小さくなる方向に働いている,ということも関わっています。
単位面積あたりの,受取る熱の量は,太陽からの距離の2乗に反比例します。
この関係を使うと,富士山の頂上と麓とでは,受け取る熱は頂上のほうが0.000 004 9%だけ多いことになります。また,赤道上で太陽の真正面にきている地点(正午)と,その裏側(真夜中)の地点とでは,0.017%だけ正午の地点のほうが大きくなります。
このように,熱の違いはもともと微小なわけですが,それさえも,実際に気温に影響する場合には,今述べたような理由で,さらに小さくなります。

以上で,太陽からの距離の話は終わり。
では,山の上でも麓でも太陽からの熱は事実上平等にふりそそいでいるのなら,なぜ山の上は寒いのか?というのが次の疑問になると思います。
これについては,既出の回答にもありますが,私も最近,別の質問のところで答えましたので,よろしかったらご参照ください。
質問:「気象学の問題などなんですが!」(No.280499)
ただ,そちらで答えた話もじつはごく一部にしか過ぎません。しかも,上に行くほど寒くなるのは地上10kmぐらいまでで,その先は気温は上がり始めます。その後また下がり,最後にはぐーんと上がります。
そこまできちんと説明し出すと大変で,気象予報士の勉強に使うような気象学の専門書でも,1つか2つの章をまるごと大気の気温分布の説明にあてていたりするほどです。

(長くなってすみませんでした)

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=280499
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おはようございます。


以前、関連した質問に回答したことがあったので、参考URLをご覧下さい。
この中に、さらに参考URLがありますので、そちらもぜひご覧下さい。
最近ちょっと忙しいので無愛想な文章ですが、これでご勘弁を。
では。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=132189
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山の上だろうが,地面から1mは1mなので,...以下略.


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気圧の低さも原因の一つだったと思います.
詳しい理論は忘れましたが.

また,
気圧が低いと,熱の伝わる速さが遅くなります.(たぶん)

(でも対流の場合はよくわからないなぁ)

また,必ずしも高度が上がると温度が下がるわけではなく,
逆になっているところもあります.

実は結構むずかしいです.
気象予報士や,大学,研究機関などで専門的な勉強をしている人でないとうまく説明できないかもしれません.
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太陽の熱は、まず地面を温めて、温められた地面の熱が空気を温めます。

空気は下の方から温められるので、高い山では気温が低くなるのだす。

参考urlをご覧ください。

参考URL:http://www.minaminippon.co.jp/nie/020414.htm
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 太陽からのエネルギーは、空気中よりも地表のほうが吸収しやすいために、地表から温められるというデータがあります。



 標高が100m高くなることで、気温は0.65度下がるそうですので、1,000m高くなると6.5度下がることになります。

参考URL:http://www2.kishou.go.jp/know/whitep/1-1-1.html
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空気は太陽が直接暖めるわけではありません。



太陽が地面を暖め、地面に接している空気が暖かくなるという仕組みです。

ですから地面に一番近い空気が暖かく、山の上など高いところの方が寒いのです。
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