実習 大気の対流を見る
【使うもの】 角形ガラスビン(ビーカー)、ガスバーナー一式、青インクで着色した冷水、ロート
【手順】
実験1)水を入れたビンの底へ、ロートを用いて冷水を静かに注ぎ込む。
実験2)ビンを底から弱火で熱する。
実験3)間仕切り付き水槽の片側に水、片側に冷水を入れ、静かに間仕切りをはずす。
【結果と解説】
大気圏でさまざまなスケールで対流が起こりますが、その基本的な姿がこれらの実験に現れています。大気だけではなく、海水の循環やマントル対流など、対流は地球で起こる動き(生きる地球)の原動力として、とても重要なのでしっかり押さえて下さい。
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実験1 下に青インクで着色した冷水(重い)、上に温水(軽い)とすると、その状態が安定に保たれる。成層圏に相当する。 |
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| 実験2 下から熱すると、下の青い水が軽くなって不安定になり、対流が起こる。対流圏に相当する。写真ではキノコ状の水塊(プルーム)が中央を上昇してゆくのが見える。 | ||||
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| 実験3 左側の冷水(寒気)が下にもぐり込み、右側の温水(暖気)が上に乗り上げるように対流が起こる。 | ||
教員用レシピ
【使うもの】
角形ガラスビン(ビーカー)、ガスバーナー、三脚、セラミック付き金網、インク
【手順】
実験1)水を入れたビンの底へ、ロートを用いて冷水を静かに注ぎ込む。
実験2)ビンを底から弱火で熱する。
【時間】 15分
実験3)間仕切り付き水槽に水を入れ、片側に少量の冷水(温水)を入れて温度差をつくる。水を乱さないように、静かに間仕切りをはずす。(演示)
■実験1、2ではビーカーだとレンズ効果で中が歪んで見えるので、角形ガラスビンとしてネスカフェ・ゴールドブレンドのビンを用いた。弱火で温める分にはたいてい大丈夫だが、ガラスが割れることもある。ビーカーで行う方が無難か。
■実験3のコツは、対流をスローモーションのように見せるため、なるべく温度差を小さくすること。1℃差くらいが良い。