1、第 3 回,講義要点,大気鉛直構造 （気圧密度分布） 決定支配法則導出理解法則導気圧意味高気圧変化?高山上気圧低理解?発展考 惑星大気温度測方一例,地球大気鉛直構造,温度区分熱圏 ：90 km 中間圏：5090 km成層圏：1050 km対流圏：010 km雲層,対流圏,成層圏,中間圏,熱圏,（高度km）,（温度k）,0km,10km,50km,90km,280K,200k,Andrews et al., 1987: Middle atmosphere dynamics,Academic Press, Fig. 1-1.,（新訂 地学図表, 浜島書店, 引用）,回講義,静水圧平衡 （静力学平衡
2、, hydrostatic equilibrium）大気 （地球惑星大気） 大規模鉛直構造 （気圧密度分布） 支配法則,静水圧平衡導出準備,地面宇宙延仮想的気柱考円柱底面積：下 n 番目層体積：大気密度（単位体積質量）：下 n 番目層質量：,単位書?,番目層空気働力,考条件風吹大気運動惑星全体平均考全体平均止同.上向速度持，空気宇宙向逃.下向速度持，宇宙空気降積.空気止，空気働力（力総和）,番目層空気働力詳考,空気働重力質量重力加速度重力加速度：下向上面働圧力:力 下向下面働圧力:力上向3力,前考察,上向力下向力使,結果整理,最終的,静水圧平衡（静力学平衡）,結果考察（）,上空行気圧？ 大小関
3、係 ,結果考察（）,上空行気圧？ 大小関係 上空気圧下経験的知通,結果考察（）,気圧何?,結果考察（）,気圧何?答 m 上乗空気質量,結果考察（）,先導出式,結果考察（）,先導出式最下層,結果考察（）,先導出式最下層2 番目層,結果考察（）,先導出式最下層2 番目層3 番目層,繰返,1 層目,2 層目,3 層目, ,4 層目,5 層目,繰返,1 層目,2 層目,3 層目, ,各層重,4 層目,5 層目,下上足,1 層目,2 層目,3 層目, ,下上足,1 層目,2 層目,3 層目, ,下上足,1 層目,2 層目,3 層目, ,下上足,1 層目,2 層目,3 層目, ,下上足,1 層目,2 層目
4、,3 層目, ,下上足,1 層目,2 層目,3 層目, ,1 m2 地面大気端空気重,1 m2 地面大気端空気重,1 m2 地面大気端空気質量,結果,:,（気圧）（重力加速度） （地面大気端空気質量）,1 m2 地面大気端空気質量,計算問題：地球空気質量,先結果使空気質量求先結果, 1 m2 空気質量地球全球質量?,（気圧）（重力加速度） （地面大気端空気質量）,計算問題：地球空気質量,先結果使空気質量求地球全球質量?必要値以下 3 .地面気圧重力加速度地球半径,地球空気質量,地球地面気圧1000 hPa = 100000 Pah : 100 Pa : kg m s-2,地球空気質量,地球地面
5、気圧 1000 hPa = 100000 Pah : 100 Pa : kg m s-2重力加速度 9.8 10 m s-2地球半径 6400 km,地球空気質量,先結果使空気質量計算,（気圧）（重力加速度）（地面大気端空気質量）,Pa = kg m s-2,m s-2,地球空気質量,先結果使空気質量計算,（気圧）（重力加速度）（地面大気端空気質量）,Pa = kg m s-2,m s-2,kg,地球空気質量,先結果使空気質量計算,（気圧）（重力加速度）（地面大気端空気質量）,Pa = kg m s-2,m s-2,kg,1 m-2 , 頭上約 10 空気.,地球全球空気質量,先結果使地球全体
6、空気質量計算,1 m-2 , 頭上約 10 空気.,地球全球空気質量,先結果使地球全体空気質量計算,1 m-2 , 頭上約 10 空気.,地球空気質量,大気質量固体地球何?,大気質量,地球空気質量,大気質量固体地球何?,大気質量,固体質量,地球空気質量,大気質量固体地球何?,大気質量,固体質量,惑星大気空気質量,先結果使惑星大気質量計算,大気鉛直構造特気圧注目静水圧平衡 （hydrostatic equilibrium）上記構造説明物理法則以下説明山登気圧下気圧, 上空大気質量等価,話,上空気圧下？理想気体状態方程式静水圧平衡組合結果微分方程式書解用上記質問答事, (1)微分方程式用計算,結果
7、次,地面気圧,（, 温度一定仮定）,大気分子/原子質量,定数,気圧高対指数関数的変化.気圧高度計原理使.,気圧高度計, (1)微分方程式用計算,地球場合, 気圧高対図減少,気圧 (hPa),高 (km), (1)微分方程式用計算,地球場合, 気圧高対図減少,気圧 (hPa),高 (km),例, 富士山頂 (z=3776 m) , p 650 hPa. 地面気圧 65%.,山頂 (z=8848 m) , p 370 hPa. 地面気圧 37%.,国際線旅客機飛高度 (z10 km) , p 320 hPa. 地面気圧 32%., (2)密度観測基温度測定,先微分方程式用気圧式気体状態方程式用変形
8、,密度, 気圧同, 高対指数関数的変化., (2)密度観測基温度測定,先密度式変形, , 密度温度求.原理使惑星温度観測. （実際計算違式使.）, (2)密度観測基温度測定,惑星大気温度測, 惑星大気密度測静水圧平衡状態方程式原理使温度計算, (2)密度観測基温度測定,惑星大気密度測?一方法, 惑星着陸探査機 （着陸機, lander） 大気横切観測.,Mars Pathfinder (Mars Pathfinder http:/mars.jpl.nasa.gov/MPF/index0.html引用), (2)密度観測基温度測定,Mars Pathfinder http:/mars.jpl.n
9、asa.gov/MPF/mpf/edl/edl1.html 引用., (2)密度観測基温度測定,Mars Pathfinder http:/mars.jpl.nasa.gov/MPF/mpf/edl/edl1.html 引用.,重力,摩擦力, (2)密度観測基温度測定,Mars Pathfinder http:/mars.jpl.nasa.gov/MPF/mpf/edl/edl1.html 引用.,重力,摩擦力,着陸機 (lander) 働摩擦力大気濃（密度高）大.着陸機減速大密度観測., (2)密度観測基温度測定,惑星大気温度測, 惑星大気密度測静水圧平衡状態方程式原理使温度計算, (2)密
10、度観測基温度測定,求密度温度.,(Schofield et al. (1997) 引用),大気鉛直構造特気圧注目静水圧平衡 （hydrostatic equilibrium）上記構造説明物理法則以下説明山登気圧下気圧, 密度高対指数関数的減少.国際線飛行機飛高度, 気圧地面気圧 30% 程度.気圧, 上空大気質量等価静水圧平衡気体性質 （状態方程式） 組合原理用惑星温度測.,日常経験論理的組合，理説明大気鉛直構造特気圧注目静水圧平衡（Hydrostatic Balance）上記構造説明物理法則，下記等価山登気圧下気圧, 密度高対指数関数的減少.国際線飛行機飛高度, 気圧地面気圧 30% 程度.
11、静水圧平衡気体性質 （状態方程式） 組合原理用惑星温度測.,金星, 木星載?, (1)微分方程式用計算,状態方程式直感的説明,地球空気質量,先結果使空気質量計算,（気圧）（重力加速度） （地面大気端空気質量）,計算問題：地球空気質量,先結果使空気質量求,（気圧）（重力加速度） （地面大気端空気質量）,（地面気圧） （重力加速度）値必要.,日常経験論理的組合，理説明大気鉛直構造特気圧注目静水圧平衡（Hydrostatic Balance）上記構造説明物理法則，下記等価山登気圧変化？気圧下原理海風呂体軽感浮,結果考察（）,静水圧平衡用, 温度密度関係導出,結果考察（）,静水圧平衡用, 温度密度関係
12、導出,結果考察（）,静水圧平衡気体状態方程式高校化学, 関係式成立.静水圧平衡状態方程式使式変形.,温度,気体定数,繰返全部足具合,繰返全部足具合,結果空気質量p(0)1,000 h PaPa kg m /s2h100g 10 m/s2 p(0)/g 1,000100/10=10,000 kg1平方10,1平方空気乗？,2.4吟味（）浮力,水中物沈出来軽物上向力働何故？静力学平衡使説明,静水圧平衡式（水場合OK）移項,下面働圧力,上面働圧力,重力,下向力,上向力,浮力,今日,静水圧平衡（Hydrostatic equilibrium）地球大気海洋，他惑星（金星，火星）大気鉛直構造支配法則,講義
13、何？,大気鉛直構造支配法則導出物理法則一般性物理法則導気圧意味山登気圧変化？海風呂体軽感浮力使手品！,2静水圧平衡導出,地面宇宙延非常背高仮想的気柱考円柱底面積：下 n 番目層体積：大気密度（単位体積質量）：下 n 番目層質量：,番目層空気働力考,空気速度運動？地球上平均，上向速度持，空気宇宙空間向逃逆，下向速度持，宇宙空気降積空気止，空気働力（力総和）,上面働圧力:力 下向下面働圧力:力上向空気働重力質量重力加速度重力加速度：下向3力,番目層空気働力詳考,（力）（圧力）（面積）,単位質量物体地球引張力大,前考察,上向力下向力最終的静水圧平衡,結果整理,結果複雑A邪魔,2.2結果吟味（）,上空
14、行気圧？ 大小関係？ （質量）上空気圧下,2.3他何？吟味（）,m上乗空気質量？式面積 最下層2番目層,議論続全部足具合,地上気圧上乗空気重！,1平方空気乗？,結果空気質量p(0)1,000 h PaPa kg m /s2h100g 10 m/s2 p(0)/g 1,000100/10=10,000 kg1平方10,2.4吟味（）浮力,水中物沈出来軽物上向力働何故？静力学平衡使説明,静水圧平衡式（水場合OK）移項,下面働圧力,上面働圧力,重力,下向力,上向力,浮力,日常経験論理的組合，理説明大気鉛直構造特気圧注目静水圧平衡（Hydrostatic Balance）上記構造説明物理法則，下記等価山登気圧変化？気圧下原理海風呂体軽感浮,話,上空気圧下言下？理想気体状態方程式静水圧平衡組合結果微分方程式書解上記質問答事,
