赤道に近いと暑くて、北極・南極が寒い理由。

質問

太陽からの距離は赤道でも北極でも殆んど同じなのに、地表面の気温が違うのは何故でしょうか?

空気層の厚さは地球上どこでも同じだとしても、太陽光が空気層を通る距離は極地ては長く赤道上では短いこと、太陽光が当る地表面の太陽光線に対する角度は赤道上では直角(春分・秋分の日)でも、極地ではほぼゼロ度、などが考えられますが、具体的にどのように地表温度に影響しているのか良く分かりません。

また、赤道に近くても高山の頂上は大変寒い理由もよく分かりません。

空気密度の違いが原因のような気がしますが、完全に空気層から離れたらどんな温度になるのでしょうか?　太陽光が当る宇宙と、何か地球のような物体によって太陽光が遮られる宇宙空間では空気などのガスを持たない物体の表面温度は違うのでしょうか?

よろしくお願いします。

回答No.3

jkpawapuro

>地球も同じだとすれば「数百度近い高温」にならないのは空気の存在によるでしょうか?
大気と海水が対流するからです。
さらに赤道付近で水が蒸発すれば気化熱が奪われますし、氷が凍れば凝固熱が出てきます。
蒸気が水（雨雪）に戻れば潜熱が出ます。

>高山の頂上は大変寒い理由
太陽光は空気をほとんど素通りして大地（もしくは海）で吸収され熱に変換されます。
逆に大気からは宇宙空間に熱が逃げていきます。
だから大地から遠いところのほうが気温が低いです。

回答No.2

chie65536（@chie65535）

Aは極地、Bは赤道付近で、面積は同じと仮定します。

すると「AとBは同じ面積なのに、当たる太陽光線の量が違う」ことが判ります。

当たる太陽光線の量が違えば、地表面の温まり方が違ってしまいます。

＞また、赤道に近くても高山の頂上は大変寒い理由もよく分かりません。

高所は気圧が低くなります。

「気体の圧力Pは体積Vに反比例し絶対温度Tに比例する」という「ボイル＝シャルルの法則」があります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%82%A4%E3%83%AB%EF%BC%9D%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%AB%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

これは「体積Vを一定にして、気圧Pを小さくすると、温度が下がる」と言う事を意味します。

簡単に言うと「空気が薄くなると、空気が冷える」って事。

この「空気の冷え方」は緯度とか赤道とか気にしてらんないくらい大きく冷えるので、赤道とか関係ナシに「高い山の上は寒い」のです。

お礼

圧力と温度の関係は、圧力が変化するときだけ温度が変化し、圧力が上がった状態、または下がった状態で一定になれば温度は元に戻ると思っていました。だからエアコンは運転し続けるのなか、と。

素人らしくていいでしょ。へへへ・・・

宇宙空間に行ったことがないのも原因です。　just a joke.

水中では10m沈むごとに一気圧増えるとのこと。深海6000が最大の6,000m沈めば600気圧です。このときの温度は何度かな?などと、また素人気質を発揮したりして。気体と液体の分かれ目を見てみたいです。

thanks anyway.

回答No.1

williumblake

太陽光線の当たる角度の問題でしょう。　

　白夜を考えてみてください。
　太陽は地平線・水平線付近を移動します。
　太陽は見えますが地表と平行に近い角度で照射されますから、地表を効果的に暖めることができません。

　逆に赤道付近は直角に近い角度で太陽光を照射されますから暖かくなります。
　赤道より北を通過するか南を通過するかでそれぞれの夏と冬が交互に訪れるのはそういうことです。

　電気ストーブの前に座れば、顔とおなかは温かくても背中は寒いから上着を羽織る、というのと同じです。
　試しに横を向いてみてください、体の側面、腕の辺りは暖かいですが、おなかや背中はたいして温かくないはずです。

　大気を暖めているのは太陽光が地面に当たったときの輻射熱です。
　だから多くの地表面（＝海抜０メートルに比較的近い広大な平地）から離れた高山は暖かくないのです。

　宇宙空間では、太陽の照射にさらされる面は数百度近い高温、逆に当たらない面はマイナス１００度以下の低温になってしまいます。

　空気層は保温と太陽光線の減衰の効果をもたらしますが、空気が直接太陽光で暖められる温度はごくわずかで、大気の温度を大きく左右するのは太陽の地表面への反射である、という点が重要です。

お礼

分かりやすい回答、ありがとうございます。

　ところで「宇宙空間では、太陽の照射にさらされる面は数百度近い高温、逆に当たらない面はマイナス１００度以下の低温になってしまいます。」
　について詳しく教えて下さい。

　空気などガスの無い条件下のことでしょうか?

　地球も同じだとすれば「数百度近い高温」にならないのは空気の存在によるでしょうか?
　「逆に当たらない面はマイナス１００度以下の低温」にならないのも空気による保温によるのでしょうか?

　よろしくお願いします。