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地温の変化と熱の収支

晴れた日の1日の地温の変化は、日の出直前が最低で、日が出てから少しずつ上昇し、午後1時ごろに最高になります。ちなみに気温の方は午後2時に最高になりますが、それは日光の放射によって最初に地面が温まり、温まった地面からの伝導で空気が温まるからと説明しています。

地面が受ける熱が正午に一番大きくなるのは、太陽高度が高いほど同じ面積の地面が受ける日光の熱が多いからですが、受ける熱が正午より少なくなる午後1時の地温の方が高いのはどうしてなのかと疑問に思う生徒も出てきます。

地温の変化地面の温度の変化は「入ってくる熱」と「出て行く熱」の差が関係しています。温度のグラフだけではないですがグラフのピークのところは流れが変わる瞬間です。このグラフの午後1時のところでは「入ってくる熱」=「出て行く熱」となっています。「入ってくる熱」は太陽が南中する正午に最大になることは先ほど説明しましたが「出て行く熱」はなんで決まるのでしょう。

「温まった地面が空気を温める」のでしたね。熱は温度差がある場合に高い方から低い方へ伝わる性質があるので、地面の温度が上昇してくるとその熱が空気に伝わっていくのです。ここでグラフの正午のときを見ましょう。この時間帯では確かに「「入ってくる熱」は最大になっていますが、「出て行く熱」がまだ最大にはなっていません。正午はまだ「入ってくる熱」>「出て行く熱」なのでまだ温度は上昇するはずなのです。ここから「入ってくる熱」は減り、しかし地温は少しずつでもまだ上がっているので「出て行く熱」は増えていきます。そうしたら必ずどこかで「入ってくる熱」=「出て行く熱」となる瞬間がくるのですが、それがだいたい午後1時になるということなのです。

(中学受験理科で質問が多い 地面の温度の一日の変化 に関する解説と教え方ページです) 

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