大気と海洋

地学基礎では、まず大気のつくりを学びます。大気は、高さによる気温の変わり方で、下から対流圏、成層圏、中間圏、熱圏に分かれます。気象庁によると、対流圏は地上から高さ 10〜16 km までの層で、上空ほど気温が下がります。雲ができて雨や雪が降るのは、この対流圏の中です。

10〜16 km と聞くと厚く感じますが、地球の直径は約 1 万 2,800 km あります。地球を直径 1 m の球にすると、対流圏の厚さは 1 mm ほどしかありません。天気の変化は、地球の表面のごく薄い層で起きているのです。

対流圏の上の成層圏では、オゾンが太陽の紫外線を吸収して大気を温めています。さらに上の熱圏では、オーロラや流れ星が光ります。地学基礎では、太陽から受け取るエネルギーと、地球が宇宙へ出すエネルギーがつり合っていることや、二酸化炭素などによる温室効果も学びます。

地球は、赤道付近ほど太陽の熱を多く受けます。気象庁の解説によると、赤道付近で温められて上昇した空気は、上空を北と南へ流れ、緯度 30 度付近で下降します。そこから赤道へ向かって吹くのが貿易風で、この大きな循環をハドレー循環といいます。

日本がある中緯度の上空には、西から東へ偏西風が吹いています。中でも、上空約 30,000〜40,000 フィート(約 9〜12 km)を流れる強い西風がジェット気流です。南北の気温の差が大きくなる冬には、ジェット気流が強まります。

その影響は、飛行機の時刻表に表れます。東京航空地方気象台によると、冬の国内線では、東京から福岡へは約 2 時間かかるのに、福岡から東京へは約 1 時間 30 分です。東へ向かう便は追い風に乗り、西へ向かう便は向かい風を受けるからです。地学では、高層天気図で偏西風の蛇行を読み、地上の高気圧や低気圧との関係も考えます。

大学の地球惑星科学科や、理学部・工学部の関連する学科では、気象学や海洋学、気候学を学びます。大気や海の動きを物理の式で表し、コンピュータで計算する数値シミュレーションも学びます。観測船に乗ったり、気象観測の機器を扱ったりする実習がある大学もあります。授業の内容は大学によって異なります。

卒業後は、気象庁や気象会社での予報、海洋の研究機関、防災や航空の仕事などにつながります。気象予報士の試験には受験資格の制限がなく、高校生でも受けられます。まずは毎日、空の写真とひまわりの画像を見比べるところから始めてみてください。