まとめ
- ある平面や直線に対して、90度の角度(直角)で交わっている状態のこと。
- 理科の気象分野では、太陽光が地面に差し込む角度が垂直に近いほど、単位面積あたりの受熱量が大きくなり、地温や気温を上昇させる要因となる。
- 天文学的観測においては、観測地点の緯度や太陽の南中高度を算出するための幾何学的な基準として用いられる。
解説
太陽が真南に来る南中時、太陽高度は一日のうちで最大となり、光は地面に対して最も垂直に近い角度で降り注ぎます。このとき、地表が受ける熱エネルギーが最大となりますが、地面が温まるまでには時間がかかるため、地温のピークは正午から約1時間遅れた13時頃になります。さらに、温まった地面が接している空気を温めるため、気温のピークは地温よりさらに遅い14時頃に現れます。
天候による影響も無視できません。晴天時は日光による加熱と夜間の放射冷却の影響が顕著ですが、曇天や雨天時は雲が日光を遮る一方で、地上の熱を逃がさない保温効果を持つため、気温の変化は緩やかになります。また、地面の深さによっても温度変化の伝わり方は異なり、深くなるほど熱伝導に時間を要するため、温度変化の幅が小さくなり、変化のタイミングも遅れるという特徴があります。
「垂直」とは、地面に対してまっすぐ立っているような、90度の角度のことをいいます。理科の勉強では、太陽の光が地面にどのくらいの角度で当たっているかを考えるときに、とても大切な言葉です。
太陽が空の高いところにあって、光が地面に垂直に近い角度で当たるとき、地面はとても強く温められます。反対に、太陽が低い位置にあって光がななめに当たると、熱が広い範囲に分散してしまうため、地面はあまり温まりません。
お昼の12時ごろに太陽が一番高く上がりますが、地面が温まるまでには時間がかかるので、地面の温度が一番高くなるのは午後1時ごろ、空気の温度(気温)が一番高くなるのは午後2時ごろになります。このように、太陽の高さと温度の変化には決まった順番があるのです。
地面に棒を垂直に立てて、影の長さを測ってみましょう。影が一番短くなったときが、太陽が一番高く上がった「南中(なんちゅう)」のしるしですよ。
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