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地学Ｐ 回転水槽実験
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今日の内容 天気図の提出 回転水槽実験
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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
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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
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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
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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
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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？
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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
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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
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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
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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
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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
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南半球の偏西風波動の様子
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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）
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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
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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
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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
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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？
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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
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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
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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
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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？
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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
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