【中2理科】海陸風のメカニズムをわかりやすく説明してみた

 

海陸風(かいりくふう)とは、

「海」と「陸」の間に吹く風の一種。

昼と夜の風向きが違う

という特徴があるね。

 

昼は「海から陸に」吹いて、

 

夜は「陸から海に」吹くんだ。

 

 

このように風向きが昼と夜で変化する不思議な「海陸風」。

今日はそのメカニズム、仕組みを解説していくよ。


 

テスト前に知っておきたい海陸風のメカニズム

大前提として知っておきたいのが、

水には

温まりにくく、冷めにくい

っていう性質があること。

 

 

この性質がゆえに、海陸風が発生するんだ。

海陸風のメカニズムを解剖するため、「昼」と「夜」のケースにわけて考えてみよう。

 

昼の場合

まず、太陽が出ている昼間だね。

昼間は太陽が出ているから、海・陸ともに太陽光エネルギーによってあたためられることになる。

 

ただし、海と陸の「温まるスピードの違い」に注意ね。

さっきチラッと触れたけど、海を構成する「水」には、

温まりにくく、冷めにくい

という性質があるから、海は陸と比べると「温まりにくい」。

昼の時間帯は、陸が海よりも温度が高くなるんだね。


 

 

このように海と陸で温度差が生じることで、

陸の空気は気圧が低くなる

という現象が起きるよ。

陸の空気の方があたたかいから、空気が膨張して密度が小さくなる。

結果的に、陸の空気は気圧が低くなるんだ。

 

 

そして、空気には、

気圧が高いところから低いところへ流れる

という性質があったよね?

だから、海側から陸側に空気は流れ込むのさ。

 

これが昼間の場合だ。

 

夜の場合

続いて夜の場合。

太陽が沈んで、陸も海も冷える冷える。

海は陸よりも冷めにくいから、今度は昼間とは逆に、

陸よりも海があたたかくなるんだ。

 

だから、海の空気のほうが、陸の空気よりも温度が高くなるよ。

それによって、海の空気は膨張して密度が小さくなって、気圧が低くなる。

昼だろうと夜だろうと、空気には

気圧が高いところから低いところへ流れる

という性質があるから、陸側から海側に風が吹くんだ。

 

 

これが夜の場合だね。


 

こんな感じで、海陸風は、

  • 昼:海 → 陸
  • 夜:陸 → 海

と、昼と夜で風向きが逆になる。

これが海陸風の大まかなメカニズムさ。

 

なぜ水は温まりにくく冷めにくいのか?

なるほど。

海陸風の仕組みはだいたいわかったけど、ちょっと気になるのが、

なぜ水は温まりにくく冷めにくいのだろうか?

ってこと。

 

この水の性質があるからこそ、海陸風が発生しているからね。

じゃあ、そもそも、

なぜ水は「温まりにくく冷めにくい」のだろう??

 

ずばり、水には、

比熱容量が大きい

という性質があるからなんだ。

 

「比熱容量」とは、

単位質量あたり、単位温度を上げるために必要な熱量のこと

で、単位は [ ジュール / kg ・ケルビン(温度の単位)] を使うよ。

 

つまり、比熱容量は、

温度のあがりにくさ

を表しているんだ。

比熱容量が大きいほど、温度が上がりにくく、逆に小さいと、温度が上がりやすい物質ってわけ。

 

試しに、水の比熱容量を他の物質と比べてみよう。

例えば、陸を構成している岩石に含まれていそうな鉄の比熱容量。

物質の種類 比熱容量 [ J / kg ・K ]
4.18×10³
0.45×10³

なんと、

水の比熱容量は鉄の9.29倍!!

水は鉄の9倍温まりにくいってわけだね。

 

それではなぜ水の比熱容量が大きいのだろう??

それは、水の分子構造に理由がある

水の分子構造はH2Oで、酸素分子の下に角度付きで、水素原子が2つぶら下がっているよね。

 

 

そして酸素分子はマイナスの電荷、水素原子はプラスの電荷を帯びている。

水全体になった時、水分子が何個も連なるんだ。

マイナスの電荷を帯びている酸素原子側に、プラス電荷の水素原子がくっつくことで、非常に強固な結合になる。

 

 

これを「水素結合」と呼んでいるよ。

 

この非常に強い水素結合は崩れにくく、太陽光からエネルギーを受け取っても、結合が崩れにくい。

だから、水の温度が上がりにくいんだ。つまり、水の比熱容量が大きいってわけ。

 

こんな感じで海陸風のメカニズムは意外と簡単さ。

ただ、海陸風の元となっている根源を理解することも大切だね。

なぜ水は

温まりにくく、冷めにくい

という性質を持っているのかまで掘り下げると理解が深まるよ。

 

次は「季節風の仕組み」を勉強していこう。

 

そんじゃねー

Ken

 

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