気象と気候とツーショット

気象がもたらすもの
雨が岩石を浸食したり、風化を促進するなど、気象が自然の地形にもたらす効果は、地殻変動や海洋による効果と並んで大きなものである。

気象と人類
気象が人類の歴史に大きな影響を及ぼした例もある。1281年の弘安の役において神風と呼ばれる嵐が元軍の撤退に拍車をかけたことは日本では広く知られている。
グリーンランドでバイキングの植民地が全滅した小氷期、冷害や大雨により発生した天明の大飢饉、高潮と大雨によってニューオーリンズが水没したハリケーン・カトリーナなど、異常気象と呼ばれるような災害も歴史上で多く発生している。

気象の予測
人間活動において、気象は生活に深く関わるため、天気予報と呼ばれる気象の予測は太古の昔から行われてきた。
観天望気と呼ばれるような、自然現象などから気象を予測することは最も古くから行われている気象予測である。
「朝焼けがあれば雨が降る」などの地域に根付いた伝承はその予報のために考え出された法則だといえる。
長い間観天望気による予測が行われたが、物理学などの諸科学の発展により、ヨーロッパにおいては中世ごろから気象現象を科学的に解明することが始まった。19世紀に電報が発明されてから遠距離間で気象情報を伝達できるようになったことをきっかけに、本格的な科学的予測が始まった。20世紀初頭に数値予報と呼ばれる気象観測結果を基にした計算法が考え出され、1970年代の高性能コンピュータの普及によって大量計算が可能になってからは大きく科学的予測が発展した。

気象の制御
近年、科学の力によって人工的に雨を降らせたり、台風（熱帯低気圧）を弱らせたりといった気象制御の試みがいくつか実行された。しかし、現在の技術ではいずれも明確な成功には至っておらず、技術が発展した未来でなければ制御は不可能だとされている。
サイエンス・フィクションの世界では、火星などの惑星をテラフォーミングして人間が生活できる環境を作るという話もあるが、これも遠い未来の技術でしか不可能だとされる。

• URL |
• Comment [0]

非常に多くの要因が相互に作用して気象現象が発生するが、ここでは主要なものを挙げる。

天体・天文学的要因
軌道要素と呼ばれる、地球の自転軸・公転などの状態。地球は約23.4°の赤道傾斜角があるため、太陽高度が変化して季節が生まれる。また、ミランコビッチ・サイクルのような赤道傾斜角の数万年単位での変化もある。
地球が球体であること。地球はほぼ球体をしているため、緯度によって太陽高度が異なる。北極や南極に近いほど太陽高度は低いため気温も低く、赤道に近いほど太陽高度は高いため気温は高い。

地表の状態
光や熱の反射率（アルベド）。地表の状態によってアルベドが異なるため、同じ量の太陽エネルギーから受けるエネルギーが異なる。アルベドが低いほど熱や光の吸収が多いため気温が高い。アルベドが低い順に、水（海面や湖面）、森林、草原、サバナ、乾燥土、砂漠、氷（氷床）、雪などがある。同じ土壌であっても、湿っているものはアルベドが低い。

大気の状態（2次的要因）
大気の状態は、前述の2種類の要因によって発生する2次的な要因である。
光や熱の反射率（アルベド）。大気の状態によってアルベドが異なるため、同じ量の太陽エネルギーから受けるエネルギーが異なる。前述と同じくアルベドが低い順に、雲がない状態（快晴）、層雲、高層雲、層積雲などがある。雲の厚さと密度が小さいほどアルベドが低い。

温室効果。大気の成分によって温室効果係数が異なるため、宇宙空間に放出されるエネルギーの量が異なる。六フッ化硫黄や亜酸化窒素は温室効果係数が高いほか、地球に豊富に存在し得る二酸化炭素やメタンの量も温室効果を大きく左右する。温室効果が大きいほど気温は高い。

日傘効果。火山灰や砂ぼこりなどの浮遊粉塵が多いほど日傘効果が高まるため、同じ量の太陽エネルギーの反射率が大きく気温が低い。
気団と呼ばれる空気の塊。温度や湿度が異なる気団があり、どの気団に覆われているかによって地上の気象が異なる。気団の境界面には前線や低気圧が発生しやすい。

• URL |
• Comment [0]

地球上に起こるほとんど全ての気象現象は、太陽の活動に由来している。もしも太陽の活動が無ければ、地球へのエネルギーの供給が途絶えて、熱は宇宙空間に放出され続けて次第に寒冷化していく事になる。この太陽活動によって供給される熱や光は、緯度や地面の状態、季節や時間などによって異なるため、大気の乱れが発生する。雨や風などの主要な気象現象は、この大気の乱れによって発生すると考えられている。気象学においてはこの乱れを擾乱（じょうらん）（気象擾乱）とよび、「大気の定常状態からの乱れ」と定義している。

太陽放射（日照）など何らかの要因によってある場所が暖められたとする。すると地面や地面に近い大気が暖められ、体積が増えて上昇し、暖められた大気があった場所は気圧が下がる。これが典型的な擾乱である。気圧が下がると圧力勾配が生じて周囲から大気が集まり、その空気がもともとあった場所の気圧が下がり、さらに大気を集める。擾乱を引き起こす要因は無数にあるため、カオス理論で定義されるように科学的に予測できないような効果（この極端な例がバタフライ効果）をもたらし、連鎖を起こしたり周囲に影響を与えたりする。しかし、これに対して擾乱から定常状態に戻ろうとする働きも存在するため、最終的には乱れが元に戻ることになる。これら一連の過程で引き起こされる現象が気象である。

以上のように複雑な仕組みによって気象現象は発生するが、それぞれの現象の発生・経過・消滅はおおむね物理学における原則（例：気圧傾度力、熱力学第二法則など）に従っている。この原則を基に気象現象の仕組みを解明する学問が気象学である。

ほとんどの気象現象は地上から6km〜11km付近までの対流圏内で起こる。対流圏内ではハドレー循環、フェレル循環、極循環という3つに代表される大規模な大気の循環が起こっている。しかし、より高い成層圏の下層では非常に速い西風の循環があり、そのほかの大気圏内でも「気象」と呼べる現象がいくつかある。

• URL |
• Comment [0]

地球上に起こるほとんど全ての気象現象は、太陽の活動に由来している。もしも太陽の活動が無ければ、地球へのエネルギーの供給が途絶えて、熱は宇宙空間に放出され続けて次第に寒冷化していく事になる。この太陽活動によって供給される熱や光は、緯度や地面の状態、季節や時間などによって異なるため、大気の乱れが発生する。雨や風などの主要な気象現象は、この大気の乱れによって発生すると考えられている。気象学においてはこの乱れを擾乱（じょうらん）（気象擾乱）とよび、「大気の定常状態からの乱れ」と定義している。

太陽放射（日照）など何らかの要因によってある場所が暖められたとする。すると地面や地面に近い大気が暖められ、体積が増えて上昇し、暖められた大気があった場所は気圧が下がる。これが典型的な擾乱である。気圧が下がると圧力勾配が生じて周囲から大気が集まり、その空気がもともとあった場所の気圧が下がり、さらに大気を集める。擾乱を引き起こす要因は無数にあるため、カオス理論で定義されるように科学的に予測できないような効果（この極端な例がバタフライ効果）をもたらし、連鎖を起こしたり周囲に影響を与えたりする。しかし、これに対して擾乱から定常状態に戻ろうとする働きも存在するため、最終的には乱れが元に戻ることになる。これら一連の過程で引き起こされる現象が気象である。

以上のように複雑な仕組みによって気象現象は発生するが、それぞれの現象の発生・経過・消滅はおおむね物理学における原則（例：気圧傾度力、熱力学第二法則など）に従っている。この原則を基に気象現象の仕組みを解明する学問が気象学である。

ほとんどの気象現象は地上から6km〜11km付近までの対流圏内で起こる。対流圏内ではハドレー循環、フェレル循環、極循環という3つに代表される大規模な大気の循環が起こっている。しかし、より高い成層圏の下層では非常に速い西風の循環があり、そのほかの大気圏内でも「気象」と呼べる現象がいくつかある。

• URL |
• Comment [0]

惑星という観点から見ると、大気は地質学者が惑星が惑星の形態をなすまでの作用を考える上で重要なものである。
風は、ちりや粒子など、土地の起伏を浸食し堆積物を残す（風成システムとも呼ばれる）。

霜や降水も、起伏に左右される。気候変動は、惑星の地史に影響を及ぼしうる。
逆に言えば、地球の表面についての研究は、惑星の大気圏・気候の現在、過去両方の理解をもたらす。
気象学者にとって、大気圏の構成は気候とその変化を決定するものであり、生物学者にとっては、大気圏の構成は生物の発現や進化と密接に関連しているものである。

• URL |
• Comment [0]

地球の大気圏は、対流圏・成層圏・中間圏・熱圏から成る。なお、別の視点から命名したものとして電離圏・外気圏・オゾン層・磁気圏・プラズマ圏・ヴァン・アレン圏とするものもある。

• URL |
• Comment [0]

大気圏の形成は一般的に、惑星の形成期と内部気体漏出後の、銀河内星雲の化学作用と温度に関連があると考えられている。大気圏は最初の発生から何度も変革を繰り返し、それぞれ多様な組成となって現在に至る。
表面重力（気体を押さえつける力）は、惑星の間で大きく異なる。たとえば、木星型惑星の内で最も大きな表面重力をもつ木星は、水素やヘリウムのように非常に軽く、表面重力が弱い惑星では保持することができないような気体も保持することができる。
このほか太陽からの距離も、気体分子を宇宙速度（気体分子が惑星の重力による捕捉を逃れる速度）を上回るまで熱する事ができるか否かを決定する要因である。
従って、遠く離れ低温のタイタンやトリトン、そして冥王星はその重力が比較的小さいにもかかわらず大気を保持することができる。
気体はどんな温度であるにせよ、様々な速度で動き回る分子を持っているので、常に少量は宇宙空間に放出されている。同じ熱運動エネルギーを持っている場合、軽い分子は重い分子よりも速く移動するので、低分子の気体は高分子のそれより早い段階で失われる。

金星と火星はその大部分の水を、水が太陽の紫外線により水素と酸素に光解離されそのうち水素が宇宙に放出された段階で失ったと考えられている。この点地球の持つ磁場は、太陽風の水素の放出を補助する働きを妨げる。
大気の減少をもたらし得る要因には、表土や極冠への太陽風によって誘発されたスパッタリング現象、浸食、風化などがある。
地球の大気の構成は、主にそれらの現象の副産物によって維持されているのである。

• URL |
• Comment [0]

大気圏（たいきけん）とは、天体などの巨大な物質を取り囲んでいる気体の層の総称。これら気体は、物質の重力によって引きつけられている。重力が十分で、かつ気体の温度が低ければ低いほど引きつける力は強くなる。

太陽系においては、最も小さい水星を除く全ての惑星にはっきりとした大気圏がみられる。中でも木星型惑星は非常に深い大気圏を持ち、惑星そのものが主に気体によって構成されていると言える。
衛星では、土星の衛星タイタンが地球よりも濃い大気圏を持つことで知られる。
また海王星の衛星トリトンや、土星の衛星エンケラドゥスが薄い大気圏を持つ。
他の天体は、極めて薄い大気圏しか持たない。
例えば、月（ナトリウムガス）・水星（ナトリウムガス）・エウロパ（酸素）・イオ（二酸化硫黄）である。
準惑星の一つである冥王星にも窒素・メタン・一酸化炭素などの気体成分が存在するが、気体として存在するのは太陽に接近した時のみで他の大部分の期間は固体となる。

太陽系の外にある惑星の中にも、大気圏を持つことが分かっているものがある。
ペガスス座に位置する恒星HD 209458の惑星オシリスは、初めて大気の存在が確認された太陽系外惑星である。
恒星間の惑星も、理論的には高濃度の大気を保持している可能性がある。

• URL |
• Comment [0]