地学Ｐ 回転水槽実験
今日の内容 天気図の提出 回転水槽実験
実験で作る偏西風波動 内側に冷たい水、外側に温かい水。 水槽を回転させて地球のような状況をつくる。 回転が遅い場合 偏西風が遅い場合に対応 (c)地球流体電脳倶楽部
実験で作る偏西風波動 内側に冷たい水、外側に温かい水。 水槽を回転させて地球のような状況をつくる。 回転が速い場合 ６倍速 60秒間 偏西風が生じて蛇行し、高低気圧がうまれる １分10回転 (c)地球流体電脳倶楽部
偏西風波動が生じる理由 ハドレー循環の形成 熱帯側（外側）で温められた水は上昇し水面付近を極側（内側）へすすむ
偏西風波動が生じる理由 rv：一定 偏西風の成因と角運動量(m=rv)保存則 熱帯側（外側）壁付近の水の角運動量 保存しながら極側（内側）壁付近に至る 対地相対速度 u=v-v2は大きな値になる→偏西風が生じる v1 v r減少, v増加 ＜ ＜ 速度v1 速度v2 ＞ 外壁 内壁
偏西風波動が生じる理由 偏西風が強くなると不安定となり波打つ 不安定とは？
蛇口からの水の流れ 水の出が少ないとき 流れはまっすぐ 安定 水の出が多いとき 流れは乱れる 不安定→乱れ
速すぎる流れは不安定になる 2層の水 傾けると 途中で不安定に→波！ 上：透明・軽い 下：色付・重い 上は左へ 下は右へ 流れが速くなる (c)地球流体電脳倶楽部
波打つ偏西風帯と温帯低気圧 偏西風や前線の蛇行と東へ動く温帯低気圧 高 低 数千km 数日
偏西風帯の波から生じる高低気圧 偏西風帯の形成 偏西風帯の強化 波打つ偏西風帯 下に温帯低気圧 低 傾圧不安定波動
偏西風波動の性質 偏西風の速さと外壁の角運動量 偏西風波動は偏西風よりもゆっくりした速度で、偏西風と同じ東向きに伝わる 偏西風の下での天気が西から東に変わる理由 偏西風最大で100m/sほどの速度に 偏西風波動（高低気圧）の移動速度、だいたい30km/時くらい →実例
南半球の偏西風波動の様子
大きな実験水槽での実験 水深５cm 外側30℃くらい 内側氷水 回転速度７秒に１回 班ごとに一度見に来てください（銀のラッカーの量など参考にしてください）
実験内容の説明 課題１：回転水槽実験 課題２：動画の読み取り 課題３：実験室と地球の偏西風波動 きれいな模様の動画を撮りましょう 偏西風の速度の読み取り 偏西風波動の伝播速度の読み取り 課題３：実験室と地球の偏西風波動 実験室の結果と地球の比較：考えてみよう
回転台の仕組みを見よう 台は右回りに回転 台は簡単にとれます 台のスピード調節 スイッチで動く 電池直列２個→速い 電池１個→遅い 配線の変更方法 端子を外して入れ替える 台 今日はすべて、 電池２個で実験します
回転台回転数カウント実験 電池直列２個の場合 １回転に何秒かかる？ 10回まわすのにかかる秒数を数えましょう
回転水槽 回転台の上に３重の壁 内側の水槽：氷水を入れる 外側の水槽：お湯を入れる 中間の水槽：普通の水を入れておく ここに地球の大気を再現する 高低気圧波動が現れる？
ちなみに 使った材料の例 100円ショップの風呂桶・ステンレスケーキ型 回転台：店舗の展示用・4000円くらい 振子台：店舗の展示用・500円くらい 他、多くのものはホームセンターで手に入ります なんばの道具屋筋
課題１が終わったら片づけて帰ってもらってもいいです 課題１：回転水槽実験 実験手順シートをご覧下さい 形だけひととおりやってみます 最終的には波動の動画を撮ります 夕方のうちにウェブページに掲載します アドレスは手順シートに載せてあります 必要なデータを取得しておく 台の周期・半径・水温・水深 課題１が終わったら片づけて帰ってもらってもいいです
課題２：偏西風と波動の速度 偏西風の相対流速と波動の伝播相対速度を測る→例 目測で工夫して測ってください いくつかの計算 ６倍速 60秒間 偏西風の相対流速と波動の伝播相対速度を測る→例 目測で工夫して測ってください いくつかの計算 外壁と内壁の角運動量の差→偏西風 １分10回転
課題３：現実の偏西風と比較 手順30, 33のみ考察 地面の角運動量差と偏西風の流速 現実の偏西風波動は30km/時程度の速度。約50日で１周する計算になる。 実験室の偏西風波動もやはり数10日くらいになるか？ 実験室における「日」とは？
レポートは次回提出です ファイルにアクセスどうしてもできない人 メールで以下に問い合わせてください terao@ed.kagawa-u.ac.jp