なぜ前線面ができるのですか？

質問

暖かい空気と冷たい空気がぶつかると、そのふたつがぶつかって前線面ができると習いました。
でもなぜ、その２種類の空気は混ざらずに前線面というかたちになるのですか？

回答No.2

globwisd · ベストアンサー

ANo.1さんの言葉を言い換えれば，暖気団と寒気団の比重が違うからです。比重が同じに成らないと混ざり様がないですよね。混ざるには同じ比重にならないとできません。比重は気温と関係がありますので，気温が同じに成れば良いのです。
　その過程で，雨や雪が降ったり雷がなったりする訳ですよね。詰まり，前線面で暖気団中の水蒸気が寒気団に冷やされて雨や雪になり，その水分と共に熱も移動して気温差が減って比重差も少なくなって混ざり易くなりますよね。もし暖気中に水蒸気が少なく乾燥しておれば，熱の交換が難しくて比重差が縮まり難く，なかなか混ざらなく分離した状態が長らく続くでしょうね。

お礼

回答、ありがとうございます！
しかも発展的知識をありがとうございます。
大変勉強になりました。

でも、やはり最初の「比重が違うから」というのは少し理解しがたいです。
低レベルな質問かもしれませんが、比重が違うとなぜ混ざらないのですか？
（ここでの比重というのは空気同士の場合限定ですよね？）

回答No.4

noname#160321

＃１です、＃2の方が色々詳しく説明されていますので、ご質問の点だけお答えします。
「押しのける」のは暖かい空気と地面が接触しているところに入り込まねばならないためです。
比重(密度）のお話が出ていますが、混合するのには時間が掛かります。伝導だけでは温度はすぐに同じになりません。機械的にかき混ぜて暖かい空気と冷たい空気を細かくちぎって触れ合わせてやらないと温度は等しくならないのです。そのため部屋の暖房も冷房も、かき混ぜる方が良いかかき混ぜない方が良いかかなり知恵が必要です。
いずれにせよ簡単には混ざらないため、塊として行動します。そのため「押しのける」感じになるのです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

混ざりにくい流体が接して、密度の大きいものが小さいものの下にもぐりこむと考えると、押しのけるというのはイメージがしやすいですね。

いろいろと勉強になりました。

回答No.3

globwisd

先ず比重の定義を確認します。
　比重とは，同じ重力下で物の浮き易さ或いは沈み安さを示す数値と考えて宜しい。実際には重量比で表せる。ですから無重量状態では，比重は無意味になる。詰まり無重量状態では質量が違うものも全て浮き，重さも比重も無くなる。物質の質量はどんな環境下でも変わらない普遍的な値だが，重量や比重は重力の強さや，流動体の有無によって違って来るのです。例えば，月面上では同じ質量の物でも重量が減ります。又，液体の水や大気がないので，質量の大小に関わらず全て月面に落ちたままになります。そして地球の場合，同じ重力下では例え同じ気体でも比重が違うと分離するのです。
　次に同じ空気でありながら，何故比重が違うのかの説明をします。例えから。鉄板を加熱するともやもやと陽炎が立つのは，過熱により軽くなった空気が浮いて上昇するからです。それでは何故軽くなるかと言うと，気体は加熱されて温度が上昇すると膨張します。膨張とは気体の体積が増える事ですが，ただ分子数は同じまま体積が増えますから，密度が下がります。詰まり単位体積中の分子数が減ります。その結果，重力の影響の受け安さを示す重量が，少なくなり軽くなります。そうしますと浮き易さを示す比重が減り，浮き易くなるのです。
　この温度により比重が違う事を上手く利用したのが気球ですよね。気球の場合，混合を防ぎ同温に成るのが遅いのですが，それでも熱の移動が起き，温度差がなくなりつつ気球の重さで徐々に上昇速度が遅くなり仕舞いに下がって来ますよね。

お礼

ありがとうございます。
目から鱗と言うか、基本を忘れていました。
なんか、水に食塩を入れたときのように、拡散するイメージが強く、ずっと誤解していました。
たしかに、比重が違えば混ざらないですよね。

そして実際には、対流や熱伝達によりやがて前線面は消えてしまう！！ということですね。

回答No.1

noname#160321

早い話「混ざる速度以上」に衝突速度が大きいからです。
温暖前線は冷たい空気の上に暖かい空気が昇っていって層をなします。
寒冷前線は暖かい空気の下に冷たい空気が流れ込んで衝突します。押しのける速度が衝突速度より遅いと冷気が高く積み上がり、そこからこぼれて落ちる冷気が「突風」となります。

お礼

早速の回答、ありがとうございます！
ということは、衝突速度が小さければ、混ざることもあるという理解でよろしいでしょうか？

ついでに聞いて申し訳ありませんが、「押しのける速度」という言葉が出てきました。
衝突しないで「押しのけていく」ということがあるのでしょうか？

質問を重ねてスミマセン。
よろしければ教えてください。