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問2:未飽和空気塊の鉛直運動
大気中を鉛直方向に運動する未飽和の空気塊について述べた次の文章の空欄(a)、(b)に入る語句と数値の組み合わせとして適切なものを、下記の①~⑤の中から1つ選べ。
ただし、空気塊は周囲の大気とは混合せず、空気塊に含まれる水蒸気は凝結しないものとし、空気塊は地表面には到達しないものとする。
温度減率が0.6°C/100mの大気中の高度Aにおいて、周囲の大気と気圧が等しく、周囲より温度が4°C低い空気塊を静かに放出したところ、空気は落下をはじめ、断熱的に下降して周囲の温度と等しくなる高度Bに達した後、(a)。このとき、高度Aと高度Bの高度差は(b)である。
⑤ (a)高度B付近で上下に振動した,(b)約1000m
条件その1:空気塊は周囲の大気とは混合せず、空気塊に含まれる水蒸気は凝結しない。
条件その2:空気塊は地表面には到達しない。
温度減率が0.6°C/100mの大気中の高度Aにおいて、周囲の大気と気圧が等しく、周囲より温度が4°C低い空気塊を静かに放出したところ、空気は落下をはじめ・・・
気圧が同じで気温が低ければ、落下するでしょうね。
断熱的に下降して周囲の温度と等しくなる高度Bに達した後・・・
空気塊の水蒸気は凝結しないので、乾燥断熱減率に沿って下降
↓
周囲の温度と等しくなった。
↓
下降が止まる。
・・・ということですね。
よって選択肢の中から①と④は除きます。
(※下降する空気塊は周囲の温度が同じになる高度で、下降をピタッと止められず、上下に振動するような動きをすると考えられます。)
乾燥断熱減率は、「約1℃/100m」なので、当該空気塊が何m下降すれば気温減率「0.6℃/100m」の周囲の空気と同じ気温になるのかを計算します。
高度Aの気温を「t」℃として、高度Aと高度Bの高度差を「h」mとします。
上記の計算結果より、高度Aと高度Bの高度差は、(b)「約1000m」です。
よって答えは⑤。
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