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2018-07

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風~循環と錯覚の力が生み出す「追い風」~(その11) - 2011.08.16 Tue

Ⅵ 様々な「風」の影響

これまで、コロンブスがどの様に風を利用したか、

そして飛行機が風にどのように影響されているかをみてきました。

もちろん「風」の影響はこれだけではありません。


例えば、昨年に引き続き今年も日本を厳しい猛暑が遅っていますが

これは「偏西風の蛇行が原因」と気象庁より発表されています。

具体的に書きますと、

本州北部沖と日本海中心部の海水の温度が上がったことにより

偏西風の通り道が北にずれ、

南からのしめったあたたかい空気が入りやすくなって猛暑になったというわけです。

また、

異常気象の代名詞のようなエルニーニョ現象やラニーニャ現象は貿易風の影響です。

まだまだ色々あってここには書ききれませんが

すべての気象は風の影響をうけている

と言っても過言でありません。


さらに、海水面付近の海水は海洋上を吹く風を原動力として水平に移動していて

これがいわゆる黒潮などの「海流」になります。


このようにわたしたちの住む地球は「風」によって

実に様々な影響を受けています。

しかも、その原動力が

ハドレー循環などの循環と地球の自転による錯覚の力(コリオリの力)に過ぎない

ということは少し意外な感じがしませんか?




(つづく…)

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風~循環と錯覚の力が生み出す「追い風」~(その10) - 2011.08.12 Fri

Ⅴ 行きと帰りで飛行時間が違う理由

皆さんは海外旅行などの際に、

行きと帰りで飛行時間がかなり違うことに気づかれたでしょうか?

「同じ飛行機で飛んでいるはずなのに…時差のせいかな?」

などと考えてみて釈然としない思いになったことはありませんか?

実はこれにも「風」が大きく影響しています。

具体的に例をあげますね。

下の図は「日本航空国際線時刻表」4・5・6月版です。

表の一番下の欄に「区間所要時間」が記されていますが

成田→ニューヨークは12時間20分

ニューヨーク→成田は13時間40分

となっていて、実に1時間20分もの違いがあります。



理由は次の通りです。

日本の上空には西から東へ、強い偏西風(ジェット気流とも言います)が吹いています。

この風の速さは、国際線の飛行機が飛行する高度10,000メートルの上空では、

最大時速が360キロにもなります。

この強い風がニューヨークに向かう際には追い風となり

成田に帰る際には向かい風となるために、これだけの時間の差が生じるのです。

ちなみに、上にわざわざ「4・5・6月版」としましたのは

偏西風は季節によって吹く場所が変化するため飛行時間が変わってしまうからです。

ちなみに「1・2・3月版」では

成田→ニューヨークは12時間15分

ニューヨーク→成田は14時間

となっています。

季節ごとの時刻表で飛行時間の違いを見比べてみると、

日頃は気づくことの少ない偏西風の存在を実感できるかもしれませんね。




(つづく…)

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風~循環と錯覚の力が生み出す「追い風」~(その9) - 2011.08.09 Tue

Ⅳ コロンブスが利用した「風」 

ここまで読み進んでくれた皆さん、お疲れさまでした!!

安心して下さい。難しいお話はこれでおしまいです。

この章では地球をとりまく大規模な風が

人類におよぼした恩恵について見てみたいと思います。

「風の恩恵」と言ってまず思い浮かぶのは15~17世紀の大航海時代です。

なかでもコロンブスは有名ですね。

下の図はそのコロンブスが大西洋横断に初めて成功した時の航路を表しています。

なぜ彼は人類で初めて大西洋を横断することに成功したのでしょうか?




1492年コロンブスは帆船で初めて大西洋を横断するのに成功しましたが 

それは彼が今日でいう貿易風を巧みに利用したからでした。

それ以前にもすでに何人かの航海者は大西洋東部を探検し、

アゾレス諸島にまでは達していたものの、アゾレス諸島は北緯37°にあって

そこからさらに西に進むことは偏西風によって妨げられていました。

しかし、コロンブスはもっと南下すれば東風(貿易風)が吹いていることを知っていたので

まずは南下してカナリー諸島に達し、そこから貿易風を利用して

見事大西洋を横断することに成功したのでした。

帰途は逆にまず北上してから偏西風帯に入ってアゾレス諸島に到着しています。


ちなみに世界で初めて太平洋をヨットで横断した堀江健一氏は、

サンフランシスコに向かう往路では偏西風を、帰路では貿易風を利用して航海しました。




(つづく…)

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風~循環と錯覚の力が生み出す「追い風」~(その8) - 2011.08.05 Fri

Ⅲ 地球をとりまく風

それではいよいよ地球をとりまく風について見ていきたいと思います。



ここでもまずは北半球に限定して話を進めます。

これまでⅠ章とⅡ章で勉強してきたことを復習しておきましょう。


コリオリの力
 … 進行方向右向きに働く見かけの力(錯覚の力)

ハドレー循環 … 赤道付近の大気の循環 → 地表では南向き

フェレル循環 … 中緯度付近の大気の循環 → 地表では北向き

極循環 … 北極付近の大気の循環 → 地表では南向き


ということでしたね?

…ということは

例えば、ハドレー循環によって地表を南向きに運ばれる大気が

コリオリの力を受けるとどうなるでしょうか?

そうですね!

コリオリの力はいつも進行方向に対して右向きに働きますから、

南に動く大気は進行方向右向き、すなわち西の方に曲げられて

東から西に吹く風(東風)になります。

これがハドレー循環がある赤道~中緯度付近に吹く強い貿易風(東風)の正体です。


同じく地表で南向きに大気を運ぶ極循環がある地帯も東風が吹くことになります。

極循環がある高緯度~極付近に吹く極偏東風がこれにあたります。


ハドレー循環
極循環が地表では大気を南に運ぶのに対して

中緯度付近のフェレル循環は大気を北向きに運びます。

そうすると・・・もうお分かりですね!

北に運ばれる大気は進行方向右向きに力を受けますので、

北に動く大気は進行方向右向き、すなわち東の方に曲げられて

西から東に吹く風(西風)
になります。

日本のある中緯度付近の強い西風は偏西風(西風)と呼ばれています。





(つづく…)

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風~循環と錯覚の力が生み出す「追い風」~(その7) - 2011.08.02 Tue


(つづき…)

以上のことを地球規模で考えてみましょう。

とりあえずは日本のある北半球に限ってお話をします。

(南半球は赤道をはさんで対称になります。)

下の図をご覧ください。


ちょっとこの先はややこしくなってしまいますので

太字のところだけ拾いながら軽く読み流していただいても結構です。

(最後に結論をまとめます。)


最初に赤道付近を見ていきます。

赤道付近では大気が暖められているので、

上昇気流が発生して低気圧になります。

上昇した大気は北極方向に移動しながら次第に冷やされて重くなり、

北緯30°付近で下降しはじめます。

下降した大気は低気圧である赤道方向(南向き)に移動して戻ります。

このように赤道と北緯30°付近の間で大気は循環しています。

これを発見者の名前を取ってハドレー循環といいます


次に北極付近についても見てみましょう。

北極付近の大気はとても冷たいので下降気流が発生して高気圧になります。

下降した大気は赤道方向(南向き)に移動しながら次第に暖められて軽くなり

北緯60°付近で上昇しはじめます。

上昇した空気は北極方向に移動して戻ります。

このように北極と北緯60°付近の間でも大気は循環しています。

この循環はひねりのない名前ですが極循環といいます。



最後に私たちの日本がある中緯度付近はどうなっているかも見ておきます。

日本がある北緯30°と北緯60°の間の大気は

ハドレー循環極循環にはさまれて不安的な状況にありますが、

2つの循環に引っ張られるようにしてここでも

二次的に循環が生じています。

この循環はフェレル循環と呼ばれています。

これにより地表付近の大気は北向きに移動しています。


…以上まとめますと

「赤道付近の地表の大気の流れは南向き(ハドレー循環)

「北極付近の地表の大気の流れは南向き
(極循環)

「中尉度付近の地表の大気の流れは北向き
(フェレル循環)

ということです。

とにかくこれだけ理解しておいて下さい。


この地球規模の3つの大きな循環と前章で勉強したコリオリの力が合わさって

我々の地球に吹く風を作っています。


(つづく…)

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プロフィール

永野裕之

Author:永野裕之
東京大学理学部地球惑星物理学科卒
現在:永野数学塾塾長

地球や太陽のことをきちんと知ることは、つきつめると「自分はどこから来たのか」という人類の究極の疑問に答えることに繋がります。
太陽系の成り立ちを知ると地球に生命が生まれたことがどれだけ奇跡的なことなのかがよく分かります。
そして、生命が海から陸にあがり、やがて知能をもつ人類への進化したことはさらに奇跡が何重にも重なった宇宙の神秘であることに気づくでしょう。
現在高校の理科で地学が化学・生物・物理にくらべるとややマイナーな科目になってしまっていることは大変残念なことだと思っています。
今後も、私なりに地学を通して微力ながら、地球や宇宙の素晴らしさを発信していきたいと思います。

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