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きのこ雲の上部が平らになる理由
きのこ雲の上部が平らになる理由 昨日「クローズアップ現代」で、 広島に落とされた原爆のきのこ雲の上部が平らになっていることから、 きのこ雲の高さが推測されていました（確か１．１万ｍ） 雲の底部が平らになる理由は中学高校の理科で知っているのですが（露点）、 煙の上部が平らになる理由を教えてください。 「成層圏とオゾン層の境目とか？」なども考えたのですが、 だとしても、成層圏からオゾン層に上昇しない理由がわかりません。
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キノコ雲が対流圏と成層圏の境界の対流圏界面に達したためだと思われます。 対流圏界面の高さは、8～17kmと場所や時期によって変化しますが、代表的な高さは11kmとされていますから、その番組でキノコ雲の高さを推測した方は、日本の上空における対流圏界面の高さを、おおむね１万mだと考えたのだと思います。 キノコ雲は、大気圏内において核爆発等により膨大な熱が短時間で発生した際に、その熱で加熱された膨大な量の高温の空気等の塊が、熱膨張により密度が低下して、大気の浮力で上昇する事によって発生します。 高度が高い程、気圧が低くなりますから、上昇した空気の塊は膨張します。 気体は膨張すると温度が下がる性質がありますから、キノコ雲を構成する空気の塊も、上昇する程温度が低下します。 キノコ雲が上昇するのは、周囲の大気と比べて温度が高い事により、密度が低くなっているためですから、上昇して温度が下がり過ぎれば（周囲の気温と同程度になれば）、それ以上は上昇出来ません。 しかし、対流圏では、高度が100m高くなる毎に、平均して約0.65℃ずつ気温が低くなって行きますから、キノコ雲を構成する空気の塊は膨張して温度が低下した後でも、周囲の大気と比べれば温度が高いため、上昇し続けます。 これに対し、成層圏の下層では高度によって温度が変化する事は殆ど無く、圏界面から高度約20kmまでの範囲では、気温はほぼ一定になっています。（それ以上の高度では、高度約47kmの成層圏界面までは、高度が高くなる程、気温が上昇します） これは、太陽光線に含まれている紫外線の中でも、特に波長が短いものは、空気に吸収されやすいために、高空の薄い大気によって吸収されてしまい、対流圏界面にまでは到達しないのですが、高度が高くなる程、その様な光が通過して来る大気の層が薄いために、高度が高くなる程、紫外線の強さが増す事になり、その様な短波長の紫外線によって大気が温められる事により、上空の気温の方が高くなるからです。 成層圏の下層では、高度によって気温は変わらないものの、気圧の方は高度が高くなる程低下します。 上昇して来たキノコ雲が成層圏との圏界面に到達して、更に上昇しようとしても、キノコ雲を構成する空気の塊は、高度が高くなる程、温度が低下しますから、成層圏内では直ぐに周囲の温度と同程度の温度にまで冷えてしまって、それ以上上昇し続ける事が出来ません。 それでも、キノコ雲の下部からは空気が上昇し続けて来ますから、キノコ雲の上昇気流は対流圏界面にぶつかった後、横に広がって行き、その結果、上部が平らになる訳です。 尚、大型の熱核爆弾の様に、更に桁違いに大量の熱が解放される場合のキノコ雲は、原子爆弾の爆発によって生じたキノコ雲よりも元の温度が高く、対流圏界面に達しても、まだ温度が下がり切っていないため、規模によっては成層圏の途中まで上昇する場合もあるそうです。 【参考URL】 キノコ雲 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AD%E3%83%8E%E3%82%B3%E9%9B%B2 対流圏界面 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E6%B5%81%E5%9C%8F%E7%95%8C%E9%9D%A2 成層圏 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%88%90%E5%B1%A4%E5%9C%8F 対流圏界面 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E6%B5%81%E5%9C%8F
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それは対流圏と成層圏の境界に達したからでしょう。 対流圏は対流不安定で、きのこ雲の気体は上昇を続けることが可能ですが、成層圏との境界に達すると、そこから上では対流が抑制されるので上昇できないのだと思います。 高さ１．１万ｍ＝１１ｋｍは、まさに対流圏界面の高さです。↓参照。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E6%B5%81%E5%9C%8F
お礼
回答ありがとうございます。 ＞対流が抑制されるので上昇できない ＞高さ１．１万ｍ＝１１ｋｍは、まさに対流圏界面の高さ 対流が抑制される理由も、教えていただいたwikipediaのページなどから 自分なりに色々調べてみました。 しかし調べれば調べるほど新たな疑問が…(苦笑) 大学教養で取っていた気象学、もっと力を入れておけばよかったです。 ありがとうございました。
- B-juggler
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こんにちは。 正確なことは調べてくださいね。特に高度。 「爆風は大気圏を越えますか？」 言い方を変えると、「大気は大気圏を突破しますか」 こういうことではないでしょうか？ ｍ（＿ ＿）ｍ
お礼
回答ありがとうございます。 ＞「大気は大気圏を突破しますか」 なるほど、そのように解釈もできますよね。 とても勉強になりました。ありがとうございました。
お礼
回答ありがとうございました。 とても丁寧でわかりやすい回答で、納得できました。 また、今回の疑問や、皆さんから教えていただいた回答から、 大気の成り立ちや気象について新たな疑問や興味が沸き起こってきたので、 これを機会に、自分なりに突き詰めていこうと思います。 大学教養の気象学をもっとまじめに受けておけばよかったです(笑)。 本当にありがとうございました。