【中学2年理科】天気の記号と乾湿計のポイント・問題演習

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中学2年理科。気象に関する内容を学習していきます。風向や風力、雲量などから天気の記号をかけるようになること。乾湿計と湿度表から湿度を読み取ったり、読み取った湿度から空気中の水蒸気量を計算をできるようになることが重要です。

雲量と天気の記号

まずは天気予報などで登場する天気にはどんな天気があるのかを覚えましょう。色んな天気がありますが、大きく雲の量によって天気が決められています。

快晴 晴れ 曇り
記号 天気の記号 快晴 天気の記号 晴れ 天気の記号 曇り 天気の記号 雨 天気の記号 雪
雲量  0、1 2~8 9、10  × ×

雲量とは雲の量を表すもので、空全体を10としたときにどのくらいの割合で雲があるのかを示したものです。空全体が見渡せる広場で目視で確認します。

雲量が8といえば雲が多く「曇り」のようなイメージがありますが、雲量が2~8までは「晴れ」になります。

雨と雪は雲量が関係ありません。雲の量に関係なく、雨が降れば「雨」、雪が降れば「雪」になります。以上の5つの天気を知っておけば大丈夫です。記号も書けるようにしておきましょう。

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風向と16方位

風向とは、風が吹いてくる向きのことを表します。このとき注意したいのが、風が吹いていく方向ではなく、風が吹いてくる方向が風向だということです。例えば「北風」といえば、風が北から南に吹いていくことを表しています。

また風向は16方位で表します。社会では8方位を使いましたが、理科では16方位を使います。

風向

風向を書くときは、まず4方位(北、南、西、東)を先に書きます。その次に8方位で登場する方位(北東、北西、南東、南西)を書きます。したがって北と北東の間から風が吹いてきたときは、「北東」となるのです。

風力は12段階

風力とは風の強さを表す尺度です。風力0~12の13段階で表します。

風力

注意したのが「風力1」です。途中から羽が出ているところに注意しましょう。また、一番外側の羽が少し長いのも特徴です。風力6までは、中心からみて右側に羽を伸ばしますが、7からは左側に伸ばしていきます。

天気用図記号の書き方

それでは天気用図記号を書く練習を行いましょう。次の3つの点がわかれば記号がビシッとかけます。入試でも作図問題として出題されます。

  • 天気(雲量や降水の有無)
  • 風向
  • 風力

天気用図記号の問題1

  • 雲量8、降水無し
  • 北東の風
  • 風力3

天気の記号

天気用図記号の問題2

  • 雲量6、雨が降っている
  • 吹き流しが東に流れている
  • 風力1

吹き流しや煙が東に流れているということは、西から風が吹いてきています。したがって風向は「西」になります。

天気記号

乾湿計

乾湿計とは、乾球温度計湿球温度計を組み合わせたものです。これと湿度表があれば湿度を簡単に求めることができます。まずは乾湿計のつくりを下の図で確認しましょう。

乾湿計

乾球温度計

乾球温度計は、普通の温度計と同じです。したがって乾球温度計では気温を測ることができます。

湿球温度計

湿球温度計は、普通の温度計の感部にガーゼを巻き付け、ガーゼの先端を水につけたものです。ガーゼを伝って水が吸い上げられ、空気中に蒸発しています。水が蒸発するときに周りの熱が奪われるので、水が蒸発すればするほど湿球温度計の示度はどんどん下がります。

乾球と湿球の示度の差

乾球温度計とと湿球温度計の示度の差ですが、空気が乾燥していて湿度が低い場合には、差が大きくなります。なぜかというと、空気が乾燥しているから湿球の水がどんどん蒸発します。そうすると湿球の示度がどんどん下がり、乾球と湿球の示度の差が大きく離れることになるのです。

逆に空気が潤っていて湿度が高い場合には、差が小さくなります。空気が十分に潤っているのですから、なかなか水が蒸発しません。水が蒸発しないので、湿球の示度が下がらないのです。

したがって、湿度が低い場合には乾球と湿球の示度の差が大きくなり、湿度が高い場合には乾球と湿球の示度の差が小さくなります。

湿度が100%の場合

湿度が100%ということは、もうそれ以上空気中に水蒸気が入りません。湿球の水がまったく蒸発しないのです。水が蒸発しないので湿球の示度は下がりません。湿球は乾球と同じ示度を指すことになります。

乾球と湿球の示度の差が0の場合、湿度は100%になります。

乾湿計から湿度を求める

では実際に乾湿計から湿度を求めてみましょう。乾湿計から湿度を求めるには、次の2つの数字がわかれば湿度表から湿度を求めることができます。

  • 乾球の示度…気温になる
  • 乾球と湿球の示度の差…乾球の示度-湿球の示度

湿球の示度が乾球の示度を超えることはありません。乾球と湿球を読み間違えないように注意してください。

[問題]乾湿計の示度が下の図のとき、湿度は何%になるか。

乾湿計

  • 乾球の示度は→19.0℃
  • 湿球の示度は→17.0℃
  • 乾球と湿球の示度の差は→19.0ー17.0=2.0

湿度表を読み取ると…

乾湿計

湿度は81%となります。このように乾湿計は読み取ります。

【練習問題❶】気象観測や天気図記号の書き方

問題下の会話文は、気象観測について先生と生徒の会話の一部である。これについて、次の各問いに答えよ。

先生「今日は理科の時間に気象観測を行いました。」
生徒「今日は雨や雪は降っていませんでした。」
先生「そうですね。雨や雪などをまとめて( ① )といいましたね。雨や雪が降っていなかったので、天気は雲量で決まります。空全体を目視したときに、今日は下の図1のような状況でした。」
生徒「あと、風向計で風向を調べました。風向計は図2のようになっていて風向がわかりました。」
先生「風力も測っておきました。この日の風力は3でした。これで、天気、風向、風力がわかったので、天気図記号がかけますね。」
気象観測

(1)会話文中の( ① )に入る言葉を書け。

(2)雨や雪が降っておらず、雲が図1のように出ているときの天気は何か。

(3)図2のように風向計が向いたときの風向を16方位で答えよ。

(4)この日の天気を天気図記号で表せ。

【解答・解説❶】気象観測や天気図記号の書き方

(1)降水

雨や雪など、空から降ってくるものをまとめて降水といいます。

(2)晴れ

降水がない場合、雲量によって天気が決まります。雲量は目視で確認し、空全体を10としたとき、雲が0、1の割合である場合は快晴、2~8の場合は晴れ、9、10の場合は曇りになります。

(3)南南東

風向計が図の状態のとき、風が南南東から吹いてきていることがわかります。風向は風が吹いてくる方向になるので、風向は南南東になります。

(4)天気:晴れ 風向:南南東 風力:3を天気図記号にすると下のようになります。
天気用図記号

【練習問題❷】乾湿計

問題乾湿計を使い、教室内の気温と湿度を測定した。下の図は、そのときの乾湿計のようすと湿度表を表したものである。これについて、次の各問いに答えなさい。

乾湿計

(1)乾湿計は、乾球と湿球を組み合わせたものである。上の図で、乾球はAとBのどちらか。記号で答えよ。

(2)このときの教室内の温度は何℃か。

(3)このときの教室内の湿度は何%か。

(4)下の表は、気温と飽和水蒸気量の関係を表したものである。このときの教室内の水蒸気量は空気1㎥あたり何gか。四捨五入し、小数第1位まで求めよ。

気温[℃] 12 13 14 15 16 17 18 19 20
飽和水蒸気量[g/㎤] 10.7 11.3 12.1 12.8 13.6 14.5 15.4 16.3 17.2

(5)このあと、教室内の気温が上昇すると、湿度はどうなるか。ただし、空気中の水蒸気量は変化しないものとする。

(6)夕方になり、教室内の気温が17℃になった。湿度は何%になるか。整数で求めよ。ただし、空気中の水蒸気量は変化しないものとする。

(7)夜になり、気温が12℃まで下がると、空気1㎥あたり何gの水滴が生じるか。

(8)乾湿計の乾球温度計と湿球温度計は、湿球温度計の方が示度が低くなる。その理由を「蒸発」「熱」という言葉を使って、簡潔に説明せよ。

【解答・解説❷】乾湿計の問題

(1)A

乾球温度計は、気温をはかるためにあり、湿球温度計よりも示度が高くなっています。したがって示度が高いA乾球温度計になります。

(2)19.0℃

乾球温度計は気温を表しているので、乾球の示度を読むと気温が19.0℃であるとわかります。

(3)81%

乾球の示度(気温)と、湿球の示度がわかれば、湿度表から湿度を求めることができます。乾球と湿球の示度の差は、19.0℃-17.0℃=2.0℃
乾球の示度が19℃、乾球と湿球の示度の差が2.0℃なので、湿度表より湿度は81%であるとわかります。

(4)13.2g

気温が19℃で、その飽和水蒸気量は表より16.3g/㎥であるとわかります。湿度が81%だったので、空気1㎥中に含まれている水蒸気量は、16.3×0.81=13.203
小数第2位を四捨五入すると、13.2gであるともとまります。

(5)下がる

気温が上昇すると、飽和水蒸気量が大きくなります。実際に含まれる水蒸気量は変化しないので、湿度は低くなります。

(6)91%

気温が17℃になると、飽和水蒸気量が14.5g/㎥になります。水蒸気量は13.2gで変化していないので、湿度は、13.2/14.5 ×100=91.03…となります。

(7)2.5g

気温が12℃になると、飽和水蒸気量が10.7g/㎥になります。実際に含まれている水蒸気量は13.2gなので、13.2-10.7=2.5gの水蒸気が含みきれなくなり水滴としてあらわれます。

(8)湿球温度計のまわりで水が蒸発するときに、周囲の熱を奪うから。

湿球温度計は、液だめ(感部)にガーゼを巻き付け、ガーゼの先端を水につけたものです。ガーゼを水が伝わってきて、液だめ付近で水が蒸発します。そのときに周囲の熱を奪うので湿球温度計の示度は乾球温度計の示度よりも低くなります。

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