一般気象学輪読会　（＃０１　：　１９９９．０２．１３）

#01 001-01-010  ［質問名：水の分子量が１８．０２となる理由］
#01 002-02-020  ［質問名：大気組成の割合が高度８０ｋｍまで同じであることの理由］
#01 003-02-023  ［質問名：温度極大高度が５０ｋｍであることの理由］
#01 004-02-023  ［質問名：オゾンの低緯度から高緯度への輸送のメカニズム］
#01 005-02-028  ［質問名：電離層に３つの極大電子密度が存在する理由］

#01 001-01-010  ［質問名：水の分子量が１８．０２となる理由］
質問

　　　分子量とは何？
　　　酸素の分子量３２　  水素 ２．０２
　　　水の分子量（Ｈ２Ｏ）   １８．０２−−−どうしてこの数値になるのか？
--------              -----------              ------------              ------------------
解答
    ・あらゆるものは、分子から構成されています。
　　　その分子は、１モルあたり６ｘ１０の２３個の粒をふくんでいます。
　　・その粒の合計重量を分子量といいます。
　　・酸素分子は３２グラム、水素分子は２グラムとなります。
　　　分子は、原子にわかれます。酸素原子１つ＝１６グラム、水素原子１つ＝１グラム、
　　　水の分子はＨ２Ｏ即ち、酸素１つ、水素２つから構成されるので、
　　　重量は　１６＋１ｘ２＝１８グラムとなります。　　　　　　　

　　　参考文献：「図解雑学　化学のしくみ」小川邦康・大矢浩志、ｐ．３２、３８、７０、１１６、、

　　　　・　ものの構成＝分子−＞
　　　　　　　　　    　　　　　原子−＞
　　　　　　　　　　  　      　　　　  −＞原子核−＞陽子／中性子／−＞クオーク−＞？？）　
　　　　　　　　　　　          　　　　−＞電子）　
        ・  ＰＶ＝ｎＲＴ  の式の意味するところの説明。  
　　　　　　　　　　ｎモルの気体が、ＰＴの下で、体積Ｖを示す時の関係式です。
　　　　　　　　　　比例定数（気体定数）をＲとしています。同書ｐ．１２４
    　　・　１モルとは、６．０２Ｘ１０の２３乗個の分子または原子があつまったもの。　
　　　　　　　　　　同書ｐ．１１６ー１１８
    　　　　　　　　原子１モルには、６．０２Ｘ１０の２３乗個の原子が含まれている、
    　　　　　　　　分子１モルには、６．０２Ｘ１０の２３乗個の分子が含まれている、
　　　　　　　　　　という表現をします。
　　　　・　どんな種類の気体でも、同じモル数のとき、Ｐ、Ｔが同じなら、同じＶとなる。ｐ．１１８
　　　　・　そして、Ｏ度Ｃ、1気圧の時、２２．４リットルとなる。　ｐ．１１８
        ・  メンデレーエフの元素の周期律表。原子量順、似た性質の元素が周期的に表される。　Ｐ．７４
　　　　　　Ｈｅのたて列は安定な元素です。

参考：　・　大気と言う分子はない。これはＯ２、Ｎ２等の混合気体です。
　　　　　　平均分子量が組成重量比又は容積比で計算出来ます。
　　　　・  この、大気のなかに水蒸気Ｈ２Ｏがはいってきて、気象に変化を与えます。　　　　

#01 002-02-020  ［質問名：大気組成の割合が高度８０ｋｍまで同じであることの理由］
質問　　　　　　　　　
     高度８０ｋｍまで乾燥空気の化学成分の割合が同じなのは何故か。
--------              -----------              ------------              ------------------
解答

     参考文献：同書ｐ．２０
　　　　・水蒸気およびオゾンを除く。
　　 　 ・重力により分離される。しかし、８０ｋｍ位までは、攪拌作用により上下混合化される。
　　 　 ・第９章のいろいろの形態の運動による、とある。
　　　  ・しかし、鉛直方向の運動についての明確な記述がみあたらない。
          （対流圏、成層圏・中間圏、熱圏において３つの風系ある。？？？？
            これらが鉛直方向にいかなる運動をするのか？？？？）
        ・「ロスビー波、重力波、潮汐波」が鉛直方向の大気粒子の移動に関係している？？？？

佐藤の意見：　地球半径６０００ｋｍ、大気上端まで１００ｋｍ。この６０：１のスケールに
　　　　　　　おいて、一様であると言う発想のほうが自然だと思うことが、大事かも知れません。　　

#01   003-02-023  ［質問名：温度極大高度が５０ｋｍであることの理由］
質問      オゾン密度の極大が高度２５ｋｍなのに、温度の極大は５０ｋｍになる事の説明として、
     ２つあげられているが、１つ目の説明が理解出来ない。 　　　　・１つ目：下から３行目、「太陽紫外線が大気中を通過する際､上層のオゾンにまず吸収されて
　　　　　次第に弱まりながら下層に達するので、加熱率が極大になるのは、、、なるからからである」
　　　　・２つ目：下１行目、　熱容量は空気の密度に比例、高度と共に急減。 --------              -----------              ------------              ------------------
解答
     参考文献「成層圏オゾン」島崎達夫著、ｐ．５，
        １．太陽紫外線が、上層オゾンに吸収され、次第によわまり下層に達するので、
　　　　　　加熱率が最大になるのは、オゾン密度が最も大きい高さ２５ｋｍより若干上になる。
        ２．また、温度は正味の加熱量（加熱分から冷却分を差し引いた残り）を比熱で除したものに
　　　　　　ほぼ比例するが、大気の比熱は密度に比例して高さとともの急にちいさくなるので、
　　　　　　温度の極大は、ずっと高い所の５０ｋｍ付近に生ずる。　

注意！！　： 教養の気象学ｐ．２０に、「加熱率は５０ｋｍ付近で極大となる」と記述あり。
             「加熱率」を「気温」または「オゾン層の温度」などと読み替えるほうがよさそうです。
参考　    ： ・物質は密度が小さいと熱容量が小さい。その場合、暖められやすく／さめやすい。
　　　　　　 ・Ｏ／Ｏ２／Ｍの三体衝突（三体結合反応）：
　　　　　　 ・チャプマン機構：
　　　　　　 ・光化学平衡：加熱率及び冷却率が、ＣＯ２による１５μｍ付近の赤外放射により、
　　　　　　   　          熱力学的メカニズムが平衡している。？？？？              ・加熱率    ：単位時間に気層に加えられる熱を熱容量で割ったもの．
　　　　　　 ・成層圏界面：上述の気温が極大になるたかさが、成層圏の上限で、成層圏界面と呼ばれる。
　　　　　　 ・対流圏界面：温度の減少率が１００ｍにつき０．２度以下になる最低の高さのことです。
　　　　　　 ・熱容量　　：物質の温度を１Ｋ上昇するに要する熱量（エネルギー）のこと：ｍＣｐ　

#01 004-02-023  ［質問名：オゾンの低緯度から高緯度への輸送のメカニズム］
質問
　　　　　　　　　　
　　　オゾン層（およそ25km)と気温極大層（およそ50km）が紫外線の吸収域によって違うと
      いうことは漠然と分かりましたが、オゾンの低緯度から高緯度への輸送（ｐ．２５）について、
　　　どういうメカニズムになっているかを教えて下さい。
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解答
        ［成層圏オゾン｣島崎達夫著、ｐ．１２５ー１３３、同書ｐ．１２５の図
　　 　 ・大気大循環で、「ブルーワー・ドブソン循環」と言う流れがあり、高度５０ｋｍに達します。
　　　  ・この流れが、成層圏において、オゾンを輸送します。


#01 005-02-028  ［質問名：電離層に３つの極大電子密度が存在する理由］
質問

　　　電子数密度の高度分布において、何故極大値がＥ層、Ｆ１層、Ｆ２層と３つもあるのかが
      分かりません。　Ｐ．２９には、紫外線を多く電離させている上層と空気密度が大きい下層
      の双方の兼ね合いで、極大値ができていると言うような記述があるのですが、そのような
      理由だったら、極大値は一つでいいと思うのです。
　　　また、その後の記述では”紫外線で生成された電子が､電子を失った分子、原子と衝突し、
      もとの分子、原子に戻ると言うことも起こっている”とありますが、これが極値が３つ
      ある理由のようにも思えないのですが、、、
--------              -----------              ------------              ------------------
解答
     各種の参考文献をみましたが､分かりません。
　　　（大気電気学ｐ．５、理科年表ｐ．７６６、宇宙と地球の化学ｐ．７０の図）

　　　・ＥとＦ１は極大がハッキリしない。
　　　・Ｄは太陽光のある　昼のみ、Ｆは夏の昼のみＦ１Ｆ２に分かれる。
　　　・ＥＦは昼夜通じて存在する。

参考　：　・光電離　：　紫外線によりイオン化する。
　　　　　・光解離　：　原子に分解すること。