| おしえて№918 投稿者 クレイマーさん | |
|
|
 shin1さん楕円軌道と夏冬は関係無いです。 だって、北半球が夏ならば、南半球は冬じゃないですか。 それよりも太陽と地面の角度で気温(地温)は決まるんですよ。 一日の中でも、太陽が真上にあるお昼が一番暖かいですよね(実際はタイムラグがあるが) あとは、皆さんが答えている事と同じです！ そもすさん基本的に光線の入射角が９０度に近いほど光線から受ける温度は高くなります。 平らなところに直角に丸い光を当てたら ○ ←こんな感じでも 斜めにしたら（ ）←こんな風に広くなっちゃいますよね。 同じ熱量で広い面積を暖める訳ですから暖まりにくいですよね。 地球の中で一番太陽の光線が直角に近く、しかも長くあたってるのが赤道なんです。 散散満さん太陽からの距離の変化は、1.67%でしかありません。 地球軌道を半径10センチとすると、中心位置が1.67mmしかずれていないのです。この程度では大きな影響を与えるほどではありません。 参考ＵＲＬ：横浜こども科学館 http://www.city.yokohama.jp/yhspot/ysc/sun-earth-distance.html じょさんクレイマーさんは北極と赤道の気温の温度差は太陽に対する距離が原因と考えているようですが実はここが誤解のタネです。 山に登って太陽に何千メートルか近づいても寒くなりますよね。 気温は太陽との距離にもわずかに左右されますが他の要因がずっと強く影響します。 まん丸い氷をもって真横からシャワーを浴びせましょう（想像で結構です）。シャワーの一本一本のお湯が太陽の熱線です。 赤道側の真横と極側の真上について同じ面積に注目しましょう。 赤道側は1平方cmあたりに何本ものお湯がかかっているのに対して、極側はわずか2・3本のお湯がなめるように通過してゆくばかりです。 お湯の線の本数が多くかかる面ほど温かい（暖かい）のでとうぜん赤道側から氷はみるみる溶け出します。 このことは地表の同じ広さの地面に届く太陽光線の数に差があることを示しています。 さらにもう一つ、こんどはドーナツ型の氷を想像しましょう。 これは地球を囲む大気の断面模型です。内側の円の左右の点が赤道上の点で、上下が極側に相当します。 ドーナツの円に対して真横から各点に向かって熱くなったアイスピックを差し込みます。これが熱線です。 赤道側はアイスピックが通過する距離はドーナツの「太さ」と同じです。 しかし極側に近づくほど内側の点までに通過する氷の量が増えてゆきます。 極側にいたっては極点に到達するまでに「太さ」の数倍の距離を通過してアイスピックは随分冷めてしまうでしょう。 このことは地表付近の空気を暖めるのに、そこに熱線が到達するまでの大気の厚さが緯度によって異なり、その分だけ熱線が到達したときに持つエネルギーが違うことを示しています。 この二つの原因が相乗効果として強く影響するのです。 以上の思考実験はやや安易で公転面への地軸の傾きなどは考慮していませんが、大筋で問題なく納得してもらえると思います。 なぜ山に登ると寒くなるのかは空気の密度なんかに関係あります。 結局、太陽光線に暖められるモノがどれだけあるか、などが問題であり、太陽との距離は（地球上の中でなら）ほとんど関係ないのです。 太陽と地球の間の空間には地球が一万個以上しきつめられるのですから、その中で一個分距離が違ってもたいして変わらないわけです。 たまたまさんまず、地球上の各地が太陽から見てどれだけ距離が違うのかを考えてみます。 地球の太陽からの距離は、約１．５億キロ（楕円軌道なので数％で変動します）です。 そして地球の直径はだいたい１．３万キロです。 ということは、地球上の場所のうち太陽に最も近い点と遠い点ですら、 太陽から見て１．３万キロ／１．５億キロ≒１万分の１＝０．０１％しか違わないのです。 でも、そうなると、クレイマーさんのご質問にあるように、距離と温度の関係から考えると、北極も赤道もほぼ同じ温度でなければなりません。 しかし、よく考えると日本という地球上の同じ地点ですら夏があって冬があって温度差は３０度以上ありますね。 これはご存じのように、地球の地軸が公転面に対して傾いているせいです。 公転軌道の夏の位置と冬の位置とでは、水平面に対して太陽光線が当たる角度が違うのです。温度差は角度がポイントなのです。 話を簡単にするために、赤外線ランプの光を板に当てているとしましょう。 ランプの光に対して板を直角に当てたときにもらう単位面積あたりの熱量に対して、４５度傾けて当てたときの熱量は、約３０％も減ってしまいます。 ６０度傾けると約５０％、８０度だと約８３％も減ります。 （板を斜めに傾けると、ランプから来る熱量がより広い面積に当たってしまうので、単位面積あたりに受け取る熱量が変わるのです。） というわけで、北極（の水平面）はいつもだいたい真横の方向しか太陽の光が当たらず、赤道上（の水平面）はだいたい直角（真上）に近い角度で当たるので、この違いによる熱量の受け取り方の差が大きく、距離の違いは無視できるということになります。 ヤコピさん熱源から距離をあけるにつれ受ける熱量が少なくなるのは体感的に理解できることですが、 その理由は主に二つあって、 一つは通過する大気や水蒸気、塵などに徐々にエネルギーを奪われてゆくためと、 もう一つは熱線は熱源から放射状に放出されているので、距離をあけることで到達する熱線の数が減るためです。 しかし宇宙空間には太陽からの熱を減衰させる物質はほとんどなく、また太陽からの距離も十分に遠いために 地球に届く熱線は放射状ではなくほぼ平行になっているので、地球−太陽間の距離は多少違っても、到達する熱量に影響はありません。 地球における赤道と両極のような地域による温度差や季節による温度差の最大の要因は、地表と太陽光線との角度です。 単位面積当りの熱線の本数は、地表が熱線と垂直、つまり太陽が真上にある時に最大で、 地表が傾けば傾くほど熱線の本数が減ってゆくことになります。 こういう理由で、地域では太陽が頭上近くを通過する赤道付近、一日のうちでは太陽の最も高い正午過ぎに、 地表が受ける熱量が最大になるわけです。 |
地球と太陽の距離と温度の関係について教えてください。 回答についてのお願いです。１．基本的に送って下さった回答については大部分の回答を掲載させていただきます。 しかしながら、閲覧の都合等で掲載しない場合や,若干の修正＆加工をする場合もありますのでご了承下さい。 また、メルマガ等に掲載する場合もありますので併せてご了承下さいね。 ２．著作権等に配慮したいので情報源があれば、明記もお願いしまーす。 例）★参考ＵＲＬ「おしえてねどっとこむ」 http://www.ooooo ★広辞苑から抜粋 ★○氏著作○○から抜粋など ただし、参考先の方針等によって、その部分を削除する場合がありますのでご了承下さい。 特に丸ごとのカットアンドペーストは掲載が出来なくなりますのでご注意下さいね。 ３．もし、正答か面白回答かと私が迷いそうな回答を出して下さる時は、ぜひ、最初の一文に 「○おもしろだよ！」もしくは「○正答さ！」などと分かるようにカキコしてくれると本当に助かります。 是非よろしくお願いします。m(__)m ４．既に出されている回答に明らかな誤りを発見した場合などは批判にならないような回答、もしくはメールでご連絡いただけると助かります。ご協力をお願いします。 |