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海や地表の水は蒸発し、雲になり、雨や雪として戻るという一方向の循環で整理します。
水の循環の全体像
- ① 海・湖・川の水 → 太陽熱で 蒸発 → 水蒸気に
- ② 水蒸気 → 上昇 → 上空で 冷却 → 凝結して水滴（雲）に
- ③ 雲 → 雨・雪・あられ → 降水として地表へ
- ④ 地表の水 → 川 → 海へ戻る
- ⑤ 地中にしみ込んだ水 → 地下水 → 湧き水 → 川へ
- 植物も水を吸い、葉から 蒸散させる（水蒸気を出す）
水の三態
| 状態 | 名前 | 変化の名前 |
|---|---|---|
| 固体 | 氷 | 融解（固→液）・凝固（液→固） |
| 液体 | 水 | 蒸発・気化（液→気）・凝結（気→液） |
| 気体 | 水蒸気 | 昇華（固↔気） |
地球上で 3つの状態が同時に存在するめずらしい物質
→ 海・川・湖（液体）、雲・水蒸気（気体）、氷・雪（固体）
→ 状態変化のたびに 熱を吸収・放出する（潜熱）
→ 地球の気候を作る重要な仕組み
飽和水蒸気量
気温が高いほど大きくなる。
| 気温 | 飽和水蒸気量 [g/m³] |
|---|---|
| 0℃ | 4.8 |
| 10℃ | 9.4 |
| 15℃ | 12.8 |
| 20℃ | 17.3 |
| 25℃ | 23.1 |
| 30℃ | 30.4 |
露点
その温度での飽和水蒸気量 = 空気中の実際の水蒸気量。
空気は冷えると、含める水蒸気量が減る
→ もう含みきれなくなったところで水滴が現れる
→ その境目の温度が 露点
露点が高い = 空気中の水蒸気が多い（ジメジメ）
露点が低い = 空気が乾いている
湿度の計算
気温20℃の空気の露点が10℃だった
→ 実際の水蒸気量 = 10℃の飽和水蒸気量 = 9.4 g/m³
→ 20℃の飽和水蒸気量 = 17.3 g/m³
→ 湿度 = 9.4 / 17.3 × 100 ≒ 54.3 ％
雲のでき方
① 暖かく湿った空気が 上昇（熱・前線・山・低気圧などで）
② 上空ほど気圧が低い → 空気が 膨張する
③ 膨張すると 温度が下がる（断熱膨張による冷却）
④ 露点に達すると、水蒸気が凝結して水滴になる
⑤ 水滴が集まったものが 雲
⑥ 雲粒が成長して重くなり、落ちると 雨
① 強い日射 → 地表の空気が暖まり上昇（夏の夕立）
② 前線で暖気が押し上げられる（温帯低気圧）
③ 山にぶつかって上昇（山岳波）
④ 低気圧の中心で上昇（風が中心へ集まる）
雲の種類
- 積乱雲：縦に大きく発達、雷雨をもたらす（夕立・寒冷前線）
- 乱層雲：横に広く、空全体を覆う雨雲（温暖前線・梅雨）
- 巻雲（すじ雲）：上空 5km 以上の薄い雲
- 積雲：白いもくもくした雲、よく晴れた日
- 層雲：低い高さに広がる雲（霧の高い版）
身近な凝結現象
- 結露：冬の窓ガラスに水滴がつく（室内の暖気が冷えて露点に）
- 霧：地表近くの空気が冷えて雲のように水滴ができる
- 霜：露点が0℃以下のとき、水蒸気が直接氷になる
- 飛行機雲：エンジン排気の水蒸気が冷えて凝結
- 息が白くなる：冬、暖かい息（水蒸気を含む）が外気で冷え凝結
- 露点 = 空気中の 実際の水蒸気量を温度で表したもの
- 気温 = 露点 → 湿度 100%（飽和）
- 気温 > 露点 → 湿度 100% 未満（乾いている）
- 気温が露点より下がると → 水蒸気が水滴になる（結露）
- 同じ水蒸気量でも、気温が下がれば 湿度は上がる
- 夕方湿度が上がるのは、気温が下がって飽和水蒸気量が小さくなるから
- 水蒸気は同じでも、空気の入れ物の大きさが小さくなったイメージ
- 雲：上空にできた水滴・氷の粒の集まり
- 霧：地表近くにできた雲と同じもの
- 本質は同じ。できる場所が上か下かの違い。
練習問題
- その温度で空気に含めうる最大の水蒸気量
- 水蒸気が水滴になり始める温度
- 地球上の水の3つの状態
- 雲が落ちてきて地表に降る現象
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(1) 飽和水蒸気量 (2) 露点 (3) 固体・液体・気体 (4) 降水（雨・雪・あられ・ひょう）
気温 25℃の空気 1m³ に水蒸気が 14g 含まれている。25℃の飽和水蒸気量を 23.1 g/m³ として、湿度を求めよ。
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湿度 = 14 / 23.1 × 100 ≒ 60.6 ％
気温 20℃、湿度 80％の空気の露点は何℃か。15℃の飽和水蒸気量を 12.8 g/m³、20℃を 17.3 g/m³ とする。
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実際の水蒸気量 = 17.3 × 0.80 = 13.84 g/m³
これは 15℃の飽和量 12.8 より少し多い → 露点は 15℃をやや上回るあたり（およそ 16℃前後）
上昇する空気が雲になる手順を、4つの段階で説明せよ。
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① 暖かく湿った空気が上昇する
② 上空で気圧が低くなり、空気が膨張する
③ 膨張により温度が下がる
④ 露点に達して水蒸気が凝結し、水滴（雲）ができる
まとめ
- 水の循環：蒸発 → 雲 → 降水 → 河川 → 海。エネルギーは太陽光。
- 水の三態：固体（氷）、液体（水）、気体（水蒸気）。
- 飽和水蒸気量：気温が高いほど大。
- 露点：水蒸気が水滴になり始める温度。
- 湿度 ＝ (実際の水蒸気量 ÷ 飽和水蒸気量) × 100。
- 雲は「上昇 → 膨張 → 冷却 → 凝結」でできる。
- 身近な凝結：結露・霧・飛行機雲・息が白くなる。