【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1種。

昼と夜の風向きが違うという特徴があるね。

 

昼は海から陸に向かって吹いて、

夜は陸から海に向かって風が吹くんだ。

このように風向きが昼と夜で変化する不思議な「海陸風」のメカニズム、仕組みを今日は解説していくよ。

 

テスト前に知っておきたい海陸風のメカニズム

まず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。

この水の性質がゆえに、海陸風が発生するんだ。

それじゃあ、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、水は陸と比べると「温まりにくい」。

だから、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何が起きるのか?

それは、海と陸の上にある空気の密度が変化してくるんだ。

陸の上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、陸の上の空気は気圧が低くなるんだ。

ご存知の通り、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が流れ込むようになるんだ。

これが昼間の場合だ。

 

夜の場合

続いて夜の場合。

今度は太陽が沈んじゃって、陸も海も冷える冷える。

水は陸よりも冷めにくいから、今度は昼間とは逆に、

陸よりも水の温度があったかあたたかくなるんだ。

だから、水の上にある空気のほうが、陸の上の空気よりも温度が高くなるよ。

それによって、海の上の空気が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ようになる。

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んだ。

これが海陸風の大まかなメカニズムだよ。

 

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、ちょっと気になってくるのが、


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、海陸風という現象が起きているんだ。

それじゃあそもそも、

水は「温まりにくく冷めにくい」という性質をなぜ持っているのだろう??

 

じつは、水は陸を構成している岩石よりも、

比熱容量が大きい

という性質があるんだ。

 

「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、この比熱容量いう指標は、

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

こうやってみると、水の比熱容量は鉄の9.29倍!!

およそ水は鉄の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、水の分子の構造に理由があるんだ。

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。

水全体になった時にこの水の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」と呼んでいるね。

 

この非常に強い水素結合は崩れにくくて、太陽光からエネルギーを受け取っても、結合が崩れにくくて温度が上がりにくいんだ。

だから、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。

ただ、海陸風の元となっている水の性質である

温まりにくく、冷めにくい

という現象はなぜ起きているのかまで掘り下げると理解が深まるかもしれないね。

 

そんじゃねー

Ken

 

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