【第65回 気象予報士試験 一般知識】問4 雲粒の成長とラウールの法則をわかりやすく解説
こんにちは！今回は気象予報士試験 第65回 一般知識 問4を解説します！
この問題では、
- ラウールの法則
- 凝結成長
- 衝突併合過程
など、「雲粒がどのように雨粒へ成長するか」がテーマになっています。
特にこの分野は、
感覚で解くと間違えやすい
ので注意が必要です。
■ 問題文
雲粒や雨滴の成長について述べた次の文(a)〜(c)の正誤の組み合わせとして正しいものを、下記の①〜⑤の中から1つ選べ。
(a) 水溶性エーロゾルが水滴中に溶解すると、水滴表面の飽和水蒸気圧を増加させる。
(b) 凝結だけでは雲粒はゆっくりしか成長しないため、地上に落下できる大きさの雨滴になるには衝突併合過程が重要である。
(c) 水滴が衝突・併合によって成長する過程では、一般に水滴が大きくなるほど単位時間あたりの半径増加量は小さくなる。
| (a) | (b) | (c) | |
|---|---|---|---|
| ① | 正 | 正 | 正 |
| ② | 正 | 誤 | 正 |
| ③ | 誤 | 正 | 正 |
| ④ | 誤 | 正 | 誤 |
| ⑤ | 誤 | 誤 | 誤 |
■ 解答
④
■ この問題のテーマ
この問題の本質は、
「雲粒がどうやって雨粒になるか」
です。
雲粒は最初とても小さく、
半径 約10μm
程度しかありません。
一方、雨粒は1mm程度あります。
つまり、
半径100倍近く成長
しなければなりません。
この巨大な成長をどうやって実現するのかが、この問題のテーマです。
■ (a) ラウールの法則
(a)は誤りです。
問題文では、
水溶性エーロゾルが溶けると飽和水蒸気圧が増加する
とされています。
しかし実際は逆です。
水溶性物質が溶けると、
飽和水蒸気圧は低下
します。
イメージで理解しよう！
例えば、
- 真水
- 塩水
なら、塩水の方が蒸発しにくいですよね。
つまり、
水が空気中へ飛び出しにくくなる
ということです。
これがラウールの法則のイメージです。
超重要つまずきポイント！
受験生は、
「溶けたら増える？減る？」
で混乱しやすいです。
ここは、
「塩水は蒸発しにくい」
で覚えるのがおすすめです。
つまり、
飽和水蒸気圧は下がる
となります。
■ (b) なぜ衝突併合が必要？
(b)は正しいです。
雲粒は最初、
水蒸気の凝結
によって成長します。
しかし、ある程度大きくなると、
凝結だけでは成長速度が非常に遅くなる
んです。
つまり、
凝結だけでは雨粒になれない
ということ。
そこで重要になるのが、
衝突併合過程
です。
これは、
- 大きい水滴
- 小さい水滴
がぶつかって合体することで、急速に成長する過程です。
超頻出ポイント！
気象予報士試験では、
「凝結だけでは雨粒になれない」
が非常によく出ます。
必ず、
衝突併合
とセットで覚えましょう。
■ (c) 大きい滴ほど成長しやすい
(c)は誤りです。
問題文では、
大きくなるほど半径増加量が小さくなる
とされています。
しかし実際は逆です。
大きい水滴ほど、
落下速度が速い
ため、小さい水滴をどんどん追い抜きます。
その結果、
他の水滴を取り込みやすくなる
んです。
つまり、
大きい滴ほどさらに成長しやすい
ということです。
受験生が感覚で間違えやすい！
「大きくなるほど成長しにくそう」
と感じやすいですが、実際は逆です。
雨粒では、
大きい滴ほど有利
になります。
理由は、
落下速度差
です。
■ まとめ
- (a) 誤：ラウールの法則により飽和水蒸気圧は低下する
- (b) 正：雨粒形成には衝突併合過程が重要
- (c) 誤：大きい滴ほど衝突しやすく、成長しやすい
したがって正解は、
④
この問題で絶対押さえたいこと
- ラウールの法則 → 飽和水蒸気圧は低下
- 凝結だけでは雨粒になれない
- 衝突併合が重要
- 大きい滴ほどさらに成長しやすい
特に、
「塩水は蒸発しにくい」
というイメージは超重要です。
※ 本記事では、一般財団法人 気象業務支援センターより利用許諾を受けて、気象予報士試験問題を掲載しています。
問題文の著作権は一般財団法人 気象業務支援センターに帰属します。
以上、第65回 一般知識 問4の解説でした！
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