気象とは、いったい、どの場所で何が起こす現象なのでしょう?

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気象と天気の疑問 part1 ~気象とはなんでしょう ~

地球は大気に取り囲まれています。大気は層構造になっており、地表から対流圏、成層圏、中間圏、熱圏と続いて、宇宙への空間へとつながっていきます。

対流圏の厚さは約11キロメートあり、その上にある成層圏は高度50キロメートルまであります。

成層圏の大きな特徴はオゾン層があることです。オゾン層は太陽からの紫外線を吸収するため、成層圏では上空へいくほど、大気の温度が上昇します。このため、対流圏を上昇してきた大気は、成層圏内を上昇できずに、横に流れていきます。対流圏と成層圏の境界面を対流圏界面(かいめん)といいます。

成層圏を越えるとその上には、80キロメートルほどの中間圏があります。その上の熱圏は高度800キロメートル程度までで、ほんのわずか大気成分がありますが、国際宇宙ステーションなどの人工衛星が飛んでいる高度であり、ここは宇宙と呼べるところなのです。

約10000メートルの高度までの対流圏で、大気の活動が発生させるのが気象現象です

大気の濃度は地上からの高度が高くなるにしたがい、薄くなっていきますが、大気の約80パーセントは11キロメートルある対流圏にあります。このほとんどの大気が存在する対流圏で大気が引き起こす現象が、気象現象なのです。

地球をリンゴに見立てると、対流圏の厚さはリンゴの皮よりも薄いのです。

対流圏にある大気は、地球の自転による遠心力や、緯度による大気の温度差のために、赤道付近の低緯度地方と極周辺の高緯度地方ではその厚みが異なります。低緯度地方16キロメートルほどなのに対し、高緯度地方では8キロメートル程度になっています。日本の上空ではおよそ、11キロメートルの厚みがあります。

気象は大気が地表と起こす摩擦によって大きく変化しますが、影響がおよぶのは、およそ1000メートルの高度までです。そのため、対流圏を地表の摩擦の影響を受ける1000メートルと、その上とに分けることができ、1000メートルなでを大気境界層、その上を自由大気と呼びます。

まとめ

大気温度が成層圏で上昇に転じるのは、成層圏に多く含まれているオゾン層が太陽からの紫外線を吸収するためなのです。上空ほど紫外線の濃度が上がるので、大気温度も高くなります。そのため大気は成層圏の上層へ上昇していくことができずに、対流を起こさない結果、気象現象はほとんどなくなります。上昇できなくなった大気は、対流圏界面に沿って横に広がっていきます。