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対流

索引 対流

対流(たいりゅう、convection)とは、流体において温度や表面張力などが原因により不均質性が生ずるため、その内部で重力によって引き起こされる流動が生ずる現象である。 地球の大気においては、大気の鉛直方向の運動は高度 0 キロメートルから約 11 キロメートルの層に限られ、この領域を対流圏と呼ぶ。また地球や惑星の内部では、対流により内部の熱源から地表面への熱輸送が生じており、地表面の変動を引き起こす原因となっている。 近年、計算機の性能が向上し、流体の運動方程式(ナビエ-ストークスの式)を高精度に計算することが可能となったため、コンピュータを用いたシミュレーションによる対流現象の研究が盛んに行われており、工学的な技術としても重要な分野である。また惑星内部の対流など、実験・観測が不可能な領域における流体の挙動を理論的に解明する研究も行われている。.

49 関係: 塩分濃度大気循環対流圏密度工学乱流伝熱地球地球の大気地球物理学ナビエ–ストークス方程式マントルハドレー循環レイリー数ブシネスク近似プラントル数プルームテクトニクスパラフィンヒートアイランドフェレル循環ベナール・セルキロメートルケイ素シミュレーション移流積乱雲細胞無次元量熱塩循環熱伝導熱膨張率運動方程式表面張力雲形極循環水蒸気温度温度拡散率潜熱濃度惑星流体流体力学浮力放射1900年1916年

塩分濃度

塩分濃度(えんぶんのうど、salinity)は、水に溶けている塩の量である。 ここで言う「塩分」とは、塩化ナトリウム だけでなく、硫酸マグネシウム や硫酸カルシウム そして炭酸水素塩などの塩類を含める場合が多い。 オーストラリアや北アメリカでは、この語が往々にして土壌に含まれる塩分を示唆し得る。.

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大気循環

大気循環(たいきじゅんかん、英語:atmospheric circulation)とは、地球の大気の大規模な循環のことである。太陽から地球への熱の供給が原因となって発生する現象。「大気大循環」、「大気の大循環」、また地球表面を南北方向に割った断面(子午面)の循環であることから「平均子午面循環」「子午面循環」とも呼ばれる岩槻、2012年、323-332頁(§9.2, 9.3)。 大気循環は、海洋における風成循環および熱塩循環と並ぶ、地球上の大循環の1つである。 一見、大気の流れは絶えず移り変わっているように見えるが、地球規模で数週間から数か月の長いスパンで見ると大気の流れは基本的には一貫しており、大規模な循環の構造を成している。.

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対流圏

対流圏(たいりゅうけん、troposphere)は、地球の大気の層の一つ。大気の鉛直構造において一番下(高度0kmから約11km)、地表と成層圏の間に位置する。成層圏との境界は対流圏界面と呼ばれる。。'tropos' はギリシャ語で「混ざること、混合」といった意味をもつ。対流圏内では空気の上下攪拌が行われている。.

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密度

密度(みつど)は、広義には、対象とする何かの混み合いの程度を示す。ただし、科学において、単に密度といえば、単位体積あたりの質量である。より厳密には、ある量(物理量など)が、空間(3 次元)あるいは面上(2 次元)、線上(1 次元)に分布していたとして、これらの空間、面、線の微小部分上に存在する当該量と、それぞれ対応する体積、面積、長さに対する比のことを(それぞれ、体積密度、面密度、線密度と言う)言う。微小部分は通常、単位体積、単位面積、単位長さ当たりに相当する場合が多い。勿論、4 次元以上の仮想的な場合でも、この関係は成立し、密度を定義することができる。 その他の密度としては、状態密度、電荷密度、磁束密度、電流密度、数密度など様々な量(物理量)に対応する密度が存在する(あるいは定義できる)。物理量以外でも人口密度、個体群密度、確率密度、などの値が様々なところで用いられている。密度効果という語もある。.

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工学

工学(こうがく、engineering)とは、.

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乱流

乱流(らんりゅう、turbulence)は、流体の流れ場の状態の一種。乱流でない流れ場は層流と呼ばれる。 乱流の確立した定義は現時点においても存在しないが、数学的にはナヴィエ・ストークス方程式の非定常解の集合であるということができる。層流と乱流のおおよその区別はレイノルズ数によって判断され、レイノルズ数の値が大きいと乱流と判断される。また、層流が乱流に遷移するときのレイノルズ数を臨界レイノルズ数という。 生活の中でのわかりやすい例としては水道の蛇口から流れる水がある。水道の水は流れが少ないときはまっすぐに落ちるが、少し多くひねると急に乱れ出す。このとき前者が層流、後者が乱流である。生活の中で見られる空気や水の流れはほぼ全てが乱流であるだけでなく、熱や物質を輸送し拡散する効果が非常に強いので工学的にも非常に重要である。 乱流の数値シミュレーションは、気象予報や自動車等の空力設計からノートパソコンの冷却まで工学的には非常に幅広く利用されている。しかし高い計算機性能を要求するため、スーパーコンピュータなどHPC(高性能計算)の重要な用途の一つになっている。.

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伝熱

伝熱(でんねつ、)とは、熱エネルギーが、空間のある場所から別の場所に移動する現象。熱移動ともいう。伝熱は、熱の移動現象を扱う工学であり、熱工学の一分野である。.

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地球

地球(ちきゅう、Terra、Earth)とは、人類など多くの生命体が生存する天体である広辞苑 第五版 p. 1706.。太陽系にある惑星の1つ。太陽から3番目に近く、表面に水、空気中に酸素を大量に蓄え、多様な生物が生存することを特徴とする惑星である。.

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地球の大気

上空から見た地球の大気の層と雲 国際宇宙ステーション(ISS)から見た日没時の地球の大気。対流圏は夕焼けのため黄色やオレンジ色に見えるが、高度とともに青色に近くなり、さらに上では黒色に近くなっていく。 MODISで可視化した地球と大気の衛星映像 大気の各層の模式図(縮尺は正しくない) 地球の大気(ちきゅうのたいき、)とは、地球の表面を層状に覆っている気体のことYahoo! Japan辞書(大辞泉) 。地球科学の諸分野で「地表を覆う気体」としての大気を扱う場合は「大気」と呼ぶが、一般的に「身近に存在する大気」や「一定量の大気のまとまり」等としての大気を扱う場合は「空気()」と呼ぶ。 大気が存在する範囲を大気圏(たいきけん)Yahoo! Japan辞書(大辞泉) 、その外側を宇宙空間という。大気圏と宇宙空間との境界は、何を基準に考えるかによって幅があるが、便宜的に地表から概ね500km以下が地球大気圏であるとされる。.

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地球物理学

地球物理学(ちきゅうぶつりがく、)は、地球を物理的な手法を用いて研究する学問分野。20世紀後半に大きく発展した。 地球物理学に含まれる分野として、.

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ナビエ–ストークス方程式

ナビエ–ストークス方程式(ナビエ–ストークスほうていしき、Navier–Stokes equations)は、流体の運動を記述する2階非線型偏微分方程式であり、流体力学で用いられる。アンリ・ナビエとジョージ・ガブリエル・ストークスによって導かれた。NS方程式とも略される。ニュートン力学における運動の第2法則に相当し、運動量の流れの保存則を表す。.

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マントル

マントル(mantle, 「覆い」の意)とは、惑星や衛星などの内部構造で、核(コア)の外側にある層である。 地球型惑星などでは金属の核に対しマントルは岩石からなり、さらに外側には、岩石からなるがわずかに組成や物性が違う、ごく薄い地殻がある。.

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ハドレー循環

ハドレー循環(ハドレーじゅんかん、英語:Hadley circulation)とは、赤道付近で上昇した空気が緯度30度付近まで北上した後、下降し地表付近を南下して赤道に戻る循環のこと。 1735年にジョージ・ハドレー(George Hadley)は偏西風と貿易風の原因として、赤道付近で暖められた空気は密度が低くなって上昇し、上空を両極に向かって移動し、冷却され密度が高くなって下降し、地表付近を通って赤道に戻るという循環を提案した。赤道付近は両極付近よりも自転速度が速いため、赤道から極に輸送された空気は地表から見ると西風(偏西風)となり、極から赤道に輸送された空気は東風(貿易風)となる。 しかし、実際の空気の流れを観測してみると赤道付近で空気は確かに上昇しているが、この空気は極までは運ばれず緯度30度付近で下降してしまう。この循環の機構はハドレーの提案したものと合っているため、この循環をハドレー循環と呼んでいる。 ハドレー循環により赤道付近には恒に上昇気流が存在し、低圧部となっており雨が多い。逆に緯度30度付近は恒に下降気流が存在し、亜熱帯高圧帯となっていて雨が少なく乾燥気候となっている。 ハドレー循環と同様の機構により弱いながらも緯度60度付近で上昇して両極で下降する循環が存在する。これを極循環という。.

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レイリー数

流体力学の分野でレイリー数は流体中での伝熱に関係する無次元量である。熱は、レイリー数がある限界値(臨界レイリー数)以下では主に熱伝導によって伝達され、限界値以上では主に対流によって伝達される。レイリー数はグラスホフ数とプラントル数の積である。 ここで、.

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ブシネスク近似

ブシネスク近似 (Boussinesq approximation)とは、流体力学の自然対流問題において、熱膨張による密度変化に比べて膨張圧縮による密度変化が無視できるとする解析上の近似手法である。この近似のもとでは、密度変化は重力に比例した浮力としてのみ流体の運動に影響を及ぼし、運動量の変化を無視する。.

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プラントル数

プラントル数(プラントルすう、Prandtl number)は熱伝導に関する無次元の物性値であり、流体の動粘度と温度拡散率の比である。名称はルートヴィヒ・プラントルにちなむ。.

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プルームテクトニクス

核。プルームテクトニクスでは外部・内部マントルにおける変動を扱う。 プルームテクトニクス (plume tectonics) は、1990年代以降の地球物理学の新しい学説。マントル内の大規模な対流運動をプルーム (plume) と呼び、この変動を検討するため、プルームテクトニクスと命名された。 プレートテクトニクス理論が地球の表面に存在するプレート(厚さ約100km)の変動(テクトニクス)を扱うのに対し、この説では深さ2,900kmに達するマントル全体の動きを検討する。日本の深尾良夫(元東京大学地震研究所)や丸山茂徳(東京工業大学地球生命研究所)が提唱している。.

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パラフィン

パラフィン(paraffin)とは、炭化水素化合物(有機化合物)の一種。炭素原子の数が20以上のアルカン(一般式が C_n H_ の鎖式飽和炭化水素)の総称である。その炭素数にかかわらず脂肪族飽和炭化水素 C_n H_ 同義語とされる場合もある。和名では石蝋(せきろう)という。 ★★南アフリカでは、ケロシンを指してパラフィンオイル(Paraffin oil)、または単にパラフィンと呼ぶ。一方、固形パラフィンはパラフィンワックス(Paraffin wax)とよばれる。 語源はラテン語のParum affinisで親和性が低いという意味。.

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ヒートアイランド

ヒートアイランド(「熱の島」英: urban heat island, UHI)とは、都市部の気温がその周辺の郊外部に比べて高温を示す現象。住民の健康や生活、自然環境への影響、例えば夏季は熱中症の増加や不快さの増大、冬季は感染症を媒介する生物の越冬が可能になることなどが挙げられ、問題視されている。都市化が進むほど、ヒートアイランドも強まり、高温の長時間化や高温域の拡大が起こる気象庁 「ヒートアイランド現象に関する知識」 Q1:ヒートアイランド現象とはどのようなものですか?。ただ巨大都市に限ったものではなく、人口数千人から数万人と規模の小さな都市でも小規模ながら発生する。また、各都市の地勢や気候によっては、風下の郊外部にも高温化が波及することがある環境省、2001年、§2(3-14頁)。 進行による急上昇も顕著になる。また南から北へと風が流れる夏場の関東では、最大の熱排出源である東京より北方での気温上昇が大きく現れている。また、このグラフから、勝浦が最も気温の上昇が小さいことがわかる。.

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フェレル循環

フェレル循環(フェレルじゅんかん、英語:Ferrel circulation)とは、対流圏上層の空気が緯度30度付近で下降した後、地表付近を北上して緯度60度付近で上昇し、また南下して緯度30度付近まで戻る大気の見かけの循環のこと。 太陽から地球への熱供給は赤道から極に近づくほど少なくなる(熱供給の緯度差)ため、ハドレー循環によって緯度30度付近に中緯度高圧帯、極循環によって緯度60度付近に高緯度低圧帯ができる。理論的には、赤道付近に低圧帯、極付近に高圧帯があり、赤道で温められて上昇した空気が極付近で下降する、という単純な循環によって熱の不均衡は解消されるように思えるが、実際の地球の大気はそのような単純な循環構造とはなっておらず、始めに述べたような気圧帯が発生している。この気圧帯によって引き起こされる気圧の不均衡が、フェレル循環を発生させる。 この気圧の不均衡は「南高北低」(北半球の場合。南半球は逆)となるが、これは熱供給の緯度差によって気圧が「南低北高」となることと矛盾しており、フェレル循環が不完全であることを表している。フェレル循環は、熱力学的に見るとハドレー循環と極循環の2つの大循環によって引き起こされる2次的な循環だといえる。気圧が「南高北低」となる原因ははっきりと解明されていないため、「フェレル循環は存在しない」との主張もある。 フェレル循環によって、極東風や貿易風とは正反対の向きに風が発生する。これは偏西風と呼ばれている。偏西風はフェレル循環と極循環の境界付近で最も強くなり、ジェット気流と呼ばれる強い西風となる。 亜熱帯高圧帯をつくる熱帯性気団や極高圧帯をつくる寒帯性気団、(季節風を発生させる)大陸性の気団や海洋性の気団、高い山脈などの多くの要因によって、ジェット気流はその動き(流路)を常に変えながら流れている。気団は毎年毎年同じような動きを繰り返すため、ジェット気流も毎年同じような流路をとる傾向にある。しかし、何らかの要因によって気団(高気圧)の配置が変わるとジェット気流の流路も変わり、大雨や猛暑、冷害など例年とは異なった気象現象が起こることもある。この流路の変化にはいくつかのパターンがあると考えられているが、詳しくは解明されていおらず、予測は困難である。 ハドレー循環や極循環が1つの閉じられた大気の渦であるのに対して、フェレル循環は閉じておらず不完全で、地上付近ではその影響が顕著に現れる。大気の高層で風が西寄りのときにも、地上付近ではそれに関わらずさまざまな向きに風が吹くことが多い。寒冷前線の通過時には、風向が急変することもあるほか、低気圧が北にあるときは何日も東風が吹き続けることが多い。 19世紀にアメリカの気象学者ウィリアム・フェレルによって理論付けられたため、この名が付いた。.

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ベナール・セル

ベナール・セル(Bénard cells)とは、薄い層状の流体を下側から均一に熱したときに生じる、規則的に区切られた細胞(セル)状の対流構造をいう。各セルは渦を形成しているので、ベナール渦ともいう。プリゴジンにより提唱された「散逸構造」のうち最もよく知られた例である。 フランスの物理学者の実験(1900年)で発見された。これは上下2枚の平らな板の間に水などの液体を入れ、下から均一に熱するものである。対流に関する本格的な研究はこれによって始まり、その後レイリー男爵ジョン・ウィリアム・ストラットらによりさらに発展した。同じ原理による類似したものは、味噌汁を熱したときや、季節風が一方向に吹いているときの雲の気象衛星画像などに見られる。 下の板の温度を上よりわずかに高くすると、下から上への熱伝導が起こる。温度と圧力に関しては上下方向に勾配ができるが、水平方向には均一である。下の板の温度をさらに上げると、下側の流体の密度が低くなって浮力が生じ、レイリー数が一定の値(限界レイリー数)を超えたところで対流が起こる。それとともに、それまでの微視的で乱雑な分子運動が、自発的に秩序化して巨視的な運動になり、ベナール・セルが形成される。セルが形成される条件は、レイリー数RaL が 1710 L 4 の範囲とされる。ここで代表長さL には上下の板の距離をとる。 さらに水平方向の運動には回転も加わり、渦が生じる(水平方向の対称性が破れる)。ベナール渦は一旦できると安定し、時計回りと反時計回りのものが交互に並ぶ。 ベナール・セルは典型的には正六角柱になるが、条件によっては正四角柱になることもあり、横と縦の比率(アスペクト比)は1対2~3になる(ただし上記の雲の例ではさらに細長くなっている)。 セルの配列は非決定論的であり、微視的初期条件によってその後の巨視的状態は大きく異なる。これはカオス理論におけるバタフライ効果の例である。.

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キロメートル

メートル(kilometre、米国のみ1977年以降 kilometer、記号:km)は、国際単位系 (SI) の長さの単位で、1000 メートルに等しい。 km の記号は、長さのSI基本単位であるメートル m に 103 倍を表すSI接頭辞であるキロ k を付けたものである。 ヘクトメートル ≪ キロメートル ≪ メガメートル.

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ケイ素

イ素(ケイそ、珪素、硅素、silicon、silicium)は、原子番号 14 の元素である。元素記号は Si。原子量は 28.1。「珪素」「硅素」「シリコン」とも表記・呼称される。地球の主要な構成元素のひとつ。半導体部品は非常に重要な用途である。 地殻中に大量に存在するため鉱物の構成要素として重要であり、ケイ酸塩鉱物として大きなグループを形成している。これには Si-O-Si 結合の多様性を反映したさまざまな鉱物が含まれている。しかしながら生物とのかかわりは薄く、知られているのは、放散虫・珪藻・シダ植物・イネ科植物などにおいて二酸化ケイ素のかたちでの骨格への利用に留まる。栄養素としての必要性はあまりわかっていない。炭素とケイ素との化学的な類似から、SF などではケイ素を主要な構成物質とするケイ素生物が想定されることがある。 バンドギャップが常温付近で利用するために適当な大きさであること、ホウ素やリンなどの不純物を微量添加させることにより、p型半導体、n型半導体のいずれにもなることなどから、電子工学上重要な元素である。半導体部品として利用するためには高純度である必要があり、このため精製技術が盛んに研究されてきた。現在、ケイ素は99.9999999999999 % (15N) まで純度を高められる。また、Si(111) 基板はAFMやSTMの標準試料としてよく用いられる。.

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シミュレーション

ミュレーション()は、何らかのシステムの挙動を、それとほぼ同じ法則に支配される他のシステムやコンピュータなどによって模擬すること広辞苑第6版。simulationには「模擬実験」や「模擬訓練」という意味もある。なお「シミュレイション」と表記することもまれにある。.

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移流

移流(いりゅう、advection)とは、温度や物質濃度などにばらつきがある空間のある地点において、空間内の物質の移動によって温度や物質濃度の変化が起こる(物理量が空間内で運ばれる)こと。物理学のうち特に流体力学に関係が深い。上記の空間を基点とした考え方はオイラー的な考え方とされ、逆に物質を基点としたラグランジュ的な考え方が以下のように述べられる(連続体力学#物質表示と空間表示を参照)。 例として、ある地点の上空に冷たい空気があって、その西に暖かい空気があるとする。ここで、西風によって暖かい空気が運ばれることを移流といい、その地点では気温の上昇が観測される(オイラー記述)。暖かい空気が西側、冷たい空気が東側に存在し、西風によって冷たい空気はある地点から東側へ、暖かい空気は東側のある地点へ移動する(ラグランジュ記述)。.

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積乱雲

積乱雲(せきらんうん)とは、何らかの原因で発生した強い上昇気流によって積雲から成長して塔あるいは山のように立ち上り、雲頂が時には成層圏下部にも達することがあるような、巨大な雲のことである。積乱雲の鉛直方向の大きさは雲の種類の中でも最大であり、最高部から最低部までの高さは1万メートルを超えることもある。また、他に雷雲(らいうん)、入道雲(にゅうどうぐも)などの言い方がある。.

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細胞

動物の真核細胞のスケッチ 細胞(さいぼう)とは、全ての生物が持つ、微小な部屋状の下部構造のこと。生物体の構造上・機能上の基本単位。そして同時にそれ自体を生命体と言うこともできる生化学辞典第2版、p.531-532 【単細胞生物】。 細胞を意味する英語の「cell」の語源はギリシャ語で「小さな部屋」を意味する語である。1665年にこの構造を発見したロバート・フックが自著においてcellと命名した。.

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無次元量

無次元量(むじげんりょう、dimensionless quantity)とは、全ての次元指数がゼロの量である。慣習により無次元量と呼ばれるが無次元量は次元を有しており、指数法則により無次元量の次元は1である。 無次元数(むじげんすう、)、無名数(むめいすう、)とも呼ばれる。 無次元量の数値は単位の選択に依らないので、一般的な現象を特徴付けるパラメータとして数学、物理学、工学、経済など多くの分野で広く用いられる。このようなパラメータは現実には物質ごとに決まるなど必ずしも操作可能な量ではないが、理論や数値実験においては操作的な変数として取り扱うこともある。.

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熱塩循環

熱塩循環(ねつえんじゅんかん、)は、おもに中深層(数百メートル以深)で起こる地球規模の海洋循環を指す言葉である(水深千数百メートル以下での海洋循環を指すという説もある。)。語源の thermo は熱、haline は塩分の意味で海水の密度はこの熱と塩分により決定される。メキシコ湾流のような表層海流が、赤道大西洋から極域に向かうにつれて冷却し、ついには高緯度で沈み込む(北大西洋深層水の形成)。この高密度の海水は深海底に沈み、1200年後に北東太平洋に達して再び表層に戻る。その間それぞれの海盆の間で広範囲に渡って混合が起こり均一化することで海洋の世界的なシステムを作っている。この過程で、水塊は(熱)エネルギーと物質(固体、溶解物質、ガス)を運んで地球上を移動する。このように、循環現象は地球の気候に大きな影響を与えている。 熱塩循環と表層で起こる風成循環とを合わせて、海洋大循環と呼ぶ。熱塩循環は大循環、深層大循環、グローバルコンベアーベルトとも呼ばれる。海水が南北に移動し表面近くと深層の間を行き来することにより特徴付けられるため、子午面循環(英語で meridional overturning circulation)と呼ばれることもある。.

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熱伝導

熱伝導(ねつでんどう、英語: thermal conduction)は、物質の移動を伴わずに高温側から低温側へ熱が伝わる移動現象のひとつである。固体中では、熱伝導は原子の振動及びが担う。特に、金属においては、.

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熱膨張率

熱膨張率(ねつぼうちょうりつ、、略: )は、温度の上昇によって物体の長さ・体積が膨張(熱膨張)する割合を、温度当たりで示したものである。熱膨張係数(ねつぼうちょうけいすう)とも呼ばれる。温度の逆数の次元を持ち、単位は毎ケルビン(記号: )である。.

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運動方程式

運動方程式(うんどうほうていしき)とは、物理学において運動の従う法則を数式に表したもの。英語の equation of motion から EOM と表記されることもある。 以下のようなものがある。.

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表面張力

表面張力(ひょうめんちょうりょく、)は、表面をできるだけ小さくしようとする性質のことで、界面張力の一種である。 界面とは、ある液体や固体の相が他の相と接している境界のことである。このうち、一方が液体や固体で、もう一方が気体の場合にその界面を表面という。.

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積雲 雲(くも)は、大気中にかたまって浮かぶ水滴または氷の粒(氷晶)のことを言う荒木 (2014)、p.22。地球に限らず、また高度に限らず、惑星表面の大気中に浮かぶ水滴や氷晶は雲と呼ばれる。雲を作る水滴や氷晶の1つ1つの粒を雲粒と言う。また地上が雲に覆われていると、霧となる。 気象学の中には雲学という分野も存在する。これは、気象観測の手段が乏しかった20世紀前半ごろまで、気象の解析や予測に雲の形や動きなどの観測情報を多用しており、雲の研究が重要視されたことを背景にしている。気象衛星などの登場によって重要性が薄くなり雲学は衰退してきている。 また、雨や雪などの降水現象の発生源となる現象であり、雲の生成から降水までの物理学的な現象を研究する雲物理学というものもある。.

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雲形

すじ雲 (巻雲) 雲形(うんけい)とは、雲をその形状により分類したものである。雲級(うんきゅう)ともいう。 世界気象機関発行の「国際雲図帳」では雲をその大まかな形から10の「類」に分類しており、これを十種雲形(十種雲級)と呼ぶ。それぞれの類は、形の特徴や雲塊の組成などからさらに「種」に分類される。また、雲塊の配列、雲の透明度による細分類は「変種」と呼ばれる。さらに、部分的な特徴や、付随する雲がある場合には「副変種」として記される。 また、地形などによって発生する雲は、十種雲形には含まれていない。.

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極循環

極循環(きょくじゅんかん、英語:polar vortex)とは、緯度60度付近で上昇した空気が対流圏上層を極付近まで移動し、極付近で地表付近に下降し、緯度60度付近まで戻る大気の循環のこと。 北極や南極付近は太陽高度が低く、太陽エネルギー(熱)の供給が地球上で最も少ない。そのため、極付近では冷やされた空気が下降して地表付近に集まり、極高圧帯となる。すると、上空では気圧が下がる。より緯度の低い地域から熱が運ばれてくるために、緯度60度付近で上昇した空気が上空6~10km付近の対流圏や成層圏を北上して、気圧の低い極付近の上空に集まってくる。この低気圧を極渦(きょくうず)という。南極は大陸が広がっており、周囲は海で大気の流れを遮る山脈が少ないため、極渦が安定している。一方、北極は周囲に大気の流れを遮る山脈が多いことによりロスビー波が発生して渦を崩してしまうため、極渦は安定していない。 地上では、極高圧帯から高緯度低圧帯に向かって風が吹く。これは自転の影響で東寄りの極東風となる。吹き出した寒気は暖気と衝突して寒帯前線をつくる。極高圧帯は非常に気温が低いため、寒帯前線をつくる暖気と寒気の温度差が非常に大きく、低気圧が発達しやすい。 極渦が安定している南極上空では、最も寒い冬季には気温が約-90Cまで低下する。そのため、硫酸や硝酸などからなる極成層雲(極成層圏雲)が発生する。この硫酸などが塩素と反応し、オゾンが分解されてオゾンホールができる。日射量が増える9月~10月ごろは最もオゾン層の破壊が進む時期である。北極上空の気温は極成層雲が発生できる温度まで低下しないので、オゾンホールはできない。.

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水蒸気

水蒸気(すいじょうき、稀にスチームともいう)は、水が気化した蒸気。空気中の水蒸気量、特に飽和水蒸気量に対する水蒸気量の割合を湿度という。.

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温度

温度(おんど、temperature)とは、温冷の度合いを表す指標である。二つの物体の温度の高低は熱的な接触により熱が移動する方向によって定義される。すなわち温度とは熱が自然に移動していく方向を示す指標であるといえる。標準的には、接触により熱が流出する側の温度が高く、熱が流入する側の温度が低いように定められる。接触させても熱の移動が起こらない場合は二つの物体の温度が等しい。 統計力学によれば、温度とは物質を構成する分子がもつエネルギーの統計値である。熱力学温度の零点(0ケルビン)は絶対零度と呼ばれ、分子の運動が静止する状態に相当する。ただし絶対零度は極限的な状態であり、有限の操作で物質が絶対零度となることはない。また、量子的な不確定性からも分子運動が止まることはない。 温度はそれを構成する粒子の運動であるから、化学反応に直結し、それを元にするあらゆる現象における強い影響力を持つ。生物にはそれぞれ至適温度があり、ごく狭い範囲の温度の元でしか生存できない。なお、日常では単に温度といった場合、往々にして気温のことを指す場合がある。.

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温度拡散率

温度拡散率(おんどかくさんりつ、Thermal diffusivity)は伝熱現象において、定常状態の温度勾配などを求めるときに用いられる物性値である。単位はm/sである。熱拡散率、温度伝導率(temperature conductivity)、温度伝播率、温度拡散係数ともよばれる。.

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潜熱

潜熱(せんねつ、)とは、物質の相が変化するときに必要とされる熱エネルギーの総量である。通常は融解に伴う融解熱と、蒸発に伴う蒸発熱(気化熱)の2つをいう。潜熱の概念は1750年にジョゼフ・ブラックが導入した。 物質が固体から液体、もしくは液体から気体に相転移するときには吸熱が起こり、逆の相転移のときには発熱が起こる。上昇気流で凝結する際に生じる 水分子が水面から大気中へと蒸発する場合(十分な量の液体の水があると考える)、水分子は相転移して気体となるが、この際吸熱が起こる。その結果水面に接する大気は周囲の大気よりも低温となって多くの水蒸気を含む。水を水蒸気に変化させるためにはエネルギーが必要であるため、液体の水はそこから蒸発する水蒸気によって熱エネルギーを奪われている、つまり熱を吸収しているのである。逆に水蒸気が水や氷に変化するときには、水蒸気が持っているエネルギーが顕熱として凝縮や凝固が起きる表面で放出される。.

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濃度

濃度(のうど)は、従来、「溶液中の溶質の割合を濃度という、いろいろな表し方がある。質量パーセント濃度、モル濃度等」(日本化学会編 第2版標準化学用語辞典)と定義されている。しかし、濃度をより狭く「特に混合物中の物質を対象に、量を全体積で除した商を示すための量の名称に追加する用語」(日本工業規格(JIS))『JISハンドブック 49 化学分析』日本規格協会;2008年と定義している場合がある。 後者に従えば「質量モル濃度」と訳されているMolarityは「濃度」ではない。しかし、MolarityやMolalityにそれぞれ「質量モル濃度」「重量モル濃度」等「~濃度」以外の訳語は見られない。.

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惑星

惑星(わくせい、πλανήτης、planeta、planet)とは、恒星の周りを回る天体のうち、比較的低質量のものをいう。正確には、褐色矮星の理論的下限質量(木星質量の十数倍程度)よりも質量の低いものを指す。ただし太陽の周りを回る天体については、これに加えて後述の定義を満たすものだけが惑星である。英語 planet の語源はギリシア語のプラネテス(さまよう者、放浪者などの意。IPA: /planítis/ )。 宇宙のスケールから見れば惑星が全体に影響を与える事はほとんど無く、宇宙形成論からすれば考慮の必要はほとんど無い。だが、天体の中では非常に多種多様で複雑なものである。そのため、天文学だけでなく地質学・化学・生物学などの学問分野では重要な対象となっている別冊日経サイエンス167、p.106-117、系外惑星が語る惑星系の起源、Douglas N. C.Lin。.

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流体

流体(りゅうたい、fluid)とは静止状態においてせん断応力が発生しない連続体の総称である。大雑把に言えば固体でない連続体のことであり、物質の形態としては液体と気体およびプラズマが流体にあたる。.

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流体力学

流体力学(りゅうたいりきがく、fluid dynamics / fluid mechanics)とは、流体の静止状態や運動状態での性質、また流体中での物体の運動を研究する、力学の一分野。.

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浮力

浮力(ふりょく、)とは、水などの流体中にある物体に重力とは逆の方向に作用する力である。 浮力の原因はアルキメデスの原理によって説明される。物体は流体から圧力(静水圧)を受けている。このとき圧力は物体の上と下では異なり(富士山の頂上の気圧と麓の気圧のように)、下から受ける力の方が大きい。この物体が受ける上下の力の差が浮力である。すなわち、物体には上向きの力が作用する。.

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海(うみ)は、地球の地殻表面のうち陸地以外の部分で、海水に満たされた、一つながりの水域である。海洋とも言う。 海 海は地表の70.8%を占め、面積は約3億6106万km2で、陸地(約1億4889万km2)の2.42倍である。平均的な深さは3729m。海水の総量は約13億4993万立方キロメートルにのぼる理科年表地学部。ほとんどの海面は大気に露出しているが、極地の一部では海水は氷(海氷や棚氷)の下にある。 陸地の一部にも、川や湖沼、人工の貯水施設といった水面がある。これらは河口や砂州の切れ目、水路で海とつながっていたり、淡水でなく塩水を湛えた塩湖であったりしても、海には含めない。 海は微生物から大型の魚類やクジラ、海獣まで膨大な種類・数の生物が棲息する。水循環や漁業により、人類を含めた陸上の生き物を支える役割も果たしている。 天体の表面を覆う液体の層のことを「海」と呼ぶこともある。以下では主に、地球の海について述べる。.

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放射

放射(ほうしゃ,radiation)は、粒子線(アルファ線、ベータ線など)や電磁波(光や熱なども含む)、重力波などが放出されること、または放出されたそのものをいう。かつての日本では、輻射(ふくしゃ)とされていたが、太平洋戦争後の当用漢字表に「輻」の字が含まれなかった。このため、当初はやむを得ず「ふく射」と表記されていたが、その後、「放射」と表現が変更された。なお、「輻」は現在の常用漢字にも含まれていない。.

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1900年

19世紀最後の年である。100で割り切れるが400では割り切れない年であるため、閏年ではなく、4で割り切れる平年となる。.

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1916年

記載なし。

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