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上昇気流と低気圧の関係
- 上昇気流と低気圧の関係について、どちらが先に生じるのか疑問に思っています。低気圧中心で上昇気流が吹いていると習いましたが、その原理はどうなっているのでしょうか？気圧の変化は風によって起こるのか、太陽による気圧の変化が原因かについても考えています。
- 気圧が地点周辺より低いために上昇気流が生じるのか、逆に上昇気流が生じるために気圧が低くなるのか、どちらが先に起こるのか疑問に思っています。また、高気圧と下降気流の関係についても同様の疑問があります。
- 気象現象において、太陽のエネルギーによって気圧の変化が生じると聞いたことがあります。しかし、太陽が気流の変化を最初に生み出すメカニズムが理解できません。上昇気流の原因として、温められた空気が膨張することがあると考えましたが、この膨張による気圧の変化が先に起こるのか、それとも上昇気流が先に生じて気圧が変化するのか、結論が出せません。
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例えば、地上から遙か上空の宇宙空間まで続く、細長い円筒を考えてみましょう。 この円筒の内部の空気は、地球の重力に引かれるため、円筒の下部の方ほど、上に乗っかっている空気の重さが重くなるため、円筒の下の方ほど、空気は圧縮されて圧力が高くなります。 これが、大気圧が生じる原因です。 さて、温められた空気は膨張して密度が低くなります。 円筒の内部の途中に、密度の低い空気の塊が存在すれば、円筒の内部にある空気の総重量は軽くなりますから、円筒の下部の大気圧も低くなります。 もし、この時、円筒の下端と地面との間に隙間があれば、円筒の内部の圧力が低いため、周囲の高い圧力の空気に押されて、軽い空気は上に向かって押し上げられます。 この圧力差によって上に押し上げる力が発生する事が、浮力が生じる原因です。 上昇気流は膨張して密度が低下した空気が、空気の浮力によって上昇する事で生じますから、気圧の低下無くしては、上昇気流は生じないと言えます。 但し、空気が低空で膨張した事によって生じる気圧の低下は、低気圧の中心部の気圧が低くなっている要因の、極一部に過ぎません。 上昇気流が発生して、温かい空気が上昇すれば、円筒の内部の空気は暖かくて軽い空気と入れ替わります。（実際の上昇気流は高度11000m前後までしか、上昇しません） 円筒の中の空気の多くが、密度の低い空気と入れ替われば、円筒の下部の気圧はより一層低下する事になります。 この様に、上空の空気が、温められて密度が低くなった空気と入れ替わる事が、低気圧の気圧が低くなる主な要因です。 つまり、上昇気流が無ければ、低気圧の気圧は、あまり低くはならない訳です。 気圧の低下によって上昇気流が発生するのは確かですが、その際の気圧の低下する程度は僅かなものに過ぎず、上昇気流が起きる事によって、気圧の低下が顕著になる訳です。
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- DJ-Potato
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空気をはじめとして多くの流体は、温められると軽くなるので、太陽が空気を温めるとまず上昇気流が発生、じゃないですか？
お礼
ありがとうございます。 大気圧がそもそも空気の重みにより発生するものだということを忘れていました。 結論としては、大本は「大気の密度低下」による気圧の低下が先。ということになるようですね。 そこから上昇気流が発生し、さらに気圧が低くなるという流れでいいのでしょうか。 No1の方もありがとうございます。