大気の鉛直構造① 概要

「天気を予測する」を目標に

ここでは大気の鉛直構造の概要を学びます。各層の特性については、別ページでまとめます。

大気の鉛直構造の概要

地球大気は、温度変化を基準にして、鉛直方向に4つの層に区分されています。この大気の高度座標方向への構造を「大気の鉛直構造」といいます。

4つの層は、地表から順番に、対流圏、成層圏、中間圏、熱圏と呼ばれ、それぞれが固有の特徴をもっています。その特徴により、温度変化が起きます。

それぞれの大気層の境界面は、気温の極大・極小のところに該当し、「圏界面」といいます。圏界面は肉眼では見えませんが、大気の状態が非常に不安定なときにみられる発達した積乱雲による「かなとこ雲」は、その雲頂部分が、ちょうど対流圏界面にあたることがあります。空の境界を感じられる貴重な雲の動きですよね。また別の機会にまとめたいと思います。

大気、鉛直構造、温度、気温
大気の鉛直構造
参考資料:「一般気象学」、NASA Space Place

 対流圏 …地表面から高度6〜16km付近まで。

      上層ほど気温は一定の割合で下降します。

 成層圏 …対流圏界面から高度50km付近まで。

      成層圏は、下部ではほぼ気温が一定ですが、中・上層ほど気温が上昇します。

 中間圏 …成層圏界面から高度80km付近まで。

      上層ほど気温は下降します。中間圏界面付近では−90℃に達しています。

 熱圏  …高度80km付近から数百km上空まで。

      上層ほど気温は上昇します。

(外気圏)…大気の最外層。厚さは約10000km、地球直径とほぼ同じ(地球直径12742km)です。

*国際航空連盟(Federation Aeronautique internationale;FAI)では、高度100km以上を宇宙と定義しています。なお、米国空軍は80km以上を宇宙と定義しています。

大気層の別の見方

温度変化ではない基準でも、大気が区分されています。

オゾン層 Ozonosphere

高度約25kmを中心として、オゾンが多く含まれている層のことです。高度約10〜50km、成層圏の中にあります。

電離層 Ionosphere

大気中の原子や分子が、主に紫外線を受けて光電離した状態にある層のことです。中間圏と熱圏の間にあたる高度60〜500km付近に存在します。

電離層

それでは、各層の特性について深掘りしていきましょう。

参考文献

① 小倉義光:一般気象学, 第2版補訂版第5刷,東京大学出版社(2019)

② NASA Space Place

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