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はい、皆さんこんばんは。こんにちは。元公立高校理科教諭のちょぼ先生です。ちょぼっとサイエンスのお時間となりました。ちょぼっとサイエンスでは、皆さんにちょこっと、ちょぼっとサイエンスに触れていただいて、科学的思考力を身につけて理系頭になっていこうということを目的に配信しております。ということで、非常に寒い毎日ですよね。もう本当に急に冬になったんですが、今日のお話にもつながるんですが、
冬場の天気予報で気象予報士の方が、明日は晴れです。早朝の冷え込みが厳しくなります。お出かけの際は暖かくしてお出かけください、みたいなね。そういったね、天気予報を聞いたことありますかね。
今日のお話なんですが、晴れた夜には気温が下がる、その理由は何なのかというのをですね、科学的に解明というかですね、科学的にお話したいなというふうに思います。
晴れた夜はですね、朝になって太陽が昇ってくるまでずっとこの気温がね、下がり続けるんですね。そのためですね、夜明けが一番冷え込むんですけども、これはどうしてかというのを科学の目で見ていきたいと思うんですが、
これはですね、地面から熱が放出されて温度が下がる放射冷却という現象が起こっているからなんですね。
エネルギーが電磁波の形で物体から放出されることを放射というふうに呼ぶんですね。
絶対冷度でない限り、全ての物体は放射によって熱を放出しているんですね。我々もそうだし、鉛筆やシャーペン、黒板とかね、野菜にしてもそうですよ。
全ての物体はですね、放射によって熱を放出しているんですね。この放射はですね、熱の移動の一つで、宇宙空間のようなほとんど何もないようなところで熱が移動できる唯一の方法なんですね。
電磁波の形でね、目に見えないから、熱放出してるなぁみたいなことがですね、身近に感じにくいんですけども、全ての物体はですね、放射によって熱を放出しているんですね。
地球を温暖な環境にしているエネルギー源はですね、もちろん太陽ですね。太陽の日射、太陽の光、エネルギーで地球が温暖な環境になっているわけなんですね。
太陽のエネルギーは宇宙空間を放射によって伝わっていって、地球に到達するエネルギーは太陽が放射するエネルギーのほんの一部なんですが、そのエネルギーは地球を温めて大気や海洋の運動や生命の活動の元となってますよね。
太陽の光エネルギーがないと植物は光合成できないし、全てのエネルギーというか生命の源になってますよね。ほんの一部って言ったんですけども、本当にほんの一部で太陽のエネルギーはすごすぎるんですけどもね。
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太陽が放射する全エネルギーの20億分の1ぐらいが地球に届いてるんですね。そう考えると20億分の1しか届いてないのに、こんなに温暖にできてるってめちゃめちゃすごいじゃないですか。太陽のエネルギーもめちゃくちゃすごいですからね。水爆みたいなすごいエネルギーがあるんですけども、そのうちの20億分の1ぐらいが地球に届いてると。
地球に届いたその20億分の1のエネルギーなんですけども、地球に届いた太陽放射のおよそ30%が大気や地表で反射されるんです。もう一回宇宙空間に戻っていくんですね。
20%は大気中の雲や温室効果ガスが吸収しておよそ50%が地表に届いて吸収してるんですね。地表がね。なので20億分の1の半分ですから、だいたい40億分の1ぐらいのエネルギーが地表に到達して地面が吸収しているということなんですね。
だって昼間の地面は太陽の放射、地表に届いて吸収していると。だから昼間は地表が太陽から光のエネルギーを吸収しているから暖かいと。自分で熱を放出する量よりも、地表が熱を放出する量よりも、吸収によって受け取る量の方が大きいので、地面は温まって昼間は気温が上がるということなんですね。
太陽が沈んで夜になると、日射、太陽からの光エネルギーが届かなくなってしまうので、地面は自分から熱を放出するだけになるので、夜は冷え込むと。太陽が沈むと気温が下がるというのはそういうところなんですね。そのため、地面は冷えていくので気温が下がるというところなんですね。
では、この冬場の晴れた夜の冷え込みが曇りの夜よりも厳しくなる理由は何なのかということですけども、その理由を放射によって説明することができるというわけなんですね。
雲がない場合、地面は放射によって熱を宇宙空間へと放出するのみなんですね。一方、空が雲に覆われている場合は、雲からの放射によって地面が温められるんですね。
雲も熱なさそうに見えるけど、全ての物体は熱を放射しておりますから、雲からの熱の放射もあると。さらに、雲は地面からの放射を吸収することで熱を受け取りながら、その放射は地面から受け取った熱の一部を地面へと返していると。
晴れた夜っていうのは、昼間温められた地面からの熱が放射されて、何も遮るものがないから、もう全部宇宙空間に逃げていくから、もう一回帰ってこないんですよ。熱の放射が。だからどんどん冷えるだけなんですけど、雲からも熱の放射はあるし、地面から放出される熱も遮られるからですね。
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熱の放射っていう観点から見れば、雲からは来るわ。地面からの跳ね返り、もう一回反射されて、こっちに戻ってくるわ。で、温められると。晴れた夜よりも曇りの夜の方が、熱の放射、反射も含め、雲からの放射も含め、暖かいと。
晴れた夜に比べれば暖かいということが言えると。だから、晴れた夜っていうのは、逃げていくしかないから、冷え込むだけ寒くなるよと。だから、次の日の出がね、太陽の光が出るまで気温が下がり続けるということなんですね。
雲がなく晴れているという理由以外で、温められる放射冷却がより大きくなる条件としては、雲が、風が弱くて地面近くの冷えた空気と、その上のまだ暖かい空気が混ざり合わないこととか、水蒸気が少なく空気が乾燥していることが挙げられるということで、
雲以外の条件として、風が弱いとか、混ざり合わないとか、水蒸気が少なくて、この世は遮るものがないと、帰ってくるものがないみたいな条件やと、雲がある晴れた夜と同じように寒くなっちゃうと、気温が下がり続けちゃうということが、雲以外で挙げられる理由になるんですね。
おもしろいですよね。冬場って、ただ寝さえ寒いですけども、晴れた夜の方が、空気が澄み出るというのもあるんだけど、暖かいような感じもするけど、熱の放射が遮るものがないと、より寒くなっちゃうということなので、天気予報を見てみて、
曇りの日は、朝の冷え込みの最低気温がちょっと高いなとか、そういった気づきにもつながりますから、ぜひ、次の日、朝からアクティビティを動こうかなというときは、曇りの日をお勧めしますから、ぜひ天気予報を見て、これは放射の影響なんだということを考えて、天気予報をチェックすると、おもしろいかなといったところで、今日はこの辺にしたいと思います。
それでは、みなさん、さよなら。バイバイ。
