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高校地学ハドレー循環と貿易風—上昇域と下降域から地表の風の向きを導く｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.11.13更新 2026.11.13武蔵野個別指導塾の特徴地学を掘り下げる大気と海洋

上昇と下降を南北断面で追い、両半球の風向と季節移動を考える鍵は貿易風です。

よくあるのは、赤道で上昇した空気が上空をそのまま両極まで進み、極で下降して地表を戻ると高校生が考える場面です。暖かい所から冷たい所への流れという発想は出発点になりますが、地球の自転を伴う大気の流れは、それだけで決まりません。低緯度では、上昇域と亜熱帯の下降域を結ぶ循環を考えます。断面に描く矢印が何を平均したものかも確かめましょう。

どの矢印を問われているか

出方の1つは、南北断面の空欄に上昇・下降と上空・地表付近の流れを入れる問題です。赤道付近の加熱による上昇と、亜熱帯の下降を先に置きます。その後に空気の出入りがつながる向きを考えると、上空と下層の矢印を逆にする誤りを避けられます。断面は模式図であり、実際の空気が描かれた線をたどって必ず元に戻るという意味ではありません。

もう1つは、両半球の貿易風の風向を説明する問題です。地表付近で低緯度側へ向かう流れと、地球の自転による転向を組み合わせます。風向は風が吹いてくる方角で表すので、北東へ進む風と北東風は違います。最後に方位を言葉へ変換するところまでが答案です。

さらに、季節の異なる平均図を比べ、上昇域や風の収束域の移動を読む問題があります。太陽による加熱の分布が季節とともに変わることは手がかりですが、陸と海の違いなどもあるため、上昇域が常に赤道上にあると決めません。図の平均期間や領域が違えば、差を季節の効果と直ちに断定することもできません。

加熱から循環へ

低緯度では太陽から受け取るエネルギーが大きく、暖められた空気は上昇しやすくなります。地表付近で空気が集まることも上昇を支えます。上昇した空気は上空で南北の高緯度側へ広がり、亜熱帯では下降する成分が現れます。下降した空気の一部は下層を低緯度側へ流れ、上昇域へ向かいます。この低緯度の南北方向の平均的な循環をハドレー循環と呼びます。

図1のように、上空では上昇域から亜熱帯側へ、地表付近では亜熱帯側から上昇域へ向かう矢印を置きます。左右は南北、上下は高度を表し、東西方向の流れはこの断面には描いていません。両側の下降から地表の収束までをつなぎますが、亜熱帯から極側へ向かう流れもあるので、下降した空気の全部が赤道側へ戻るという図ではありません。

上昇域では空気が膨張して冷え、水蒸気が凝結しやすくなります。雲の発達に伴う熱の放出も上昇を支えます。下層の貿易風が集まって対流が活発な帯を熱帯収束帯と呼びます。ただし、上昇のある場所がいつも一様な雨になるとは限りません。下降域では空気は圧縮されて温まり、相対湿度が下がりやすいため、雲が発達しにくい方向に働きます。いずれも傾向であって、個々の地点の天気を保証するものではありません。

地表付近では亜熱帯の高圧側から低緯度の低圧側へ向かう力が働きます。動き始めた空気は、地球とともに回る座標から見ると転向力の影響を受けます。北半球では進行方向の右、南半球では左へ曲がる向きです。北半球の南向きの流れは西向きの成分を持ち、南半球の北向きの流れも西向きの成分を持ちます。この東から西への成分を持つ低緯度の下層風が貿易風です。

北半球では北東から南西に向かう北東貿易風、南半球では南東から北西に向かう南東貿易風として表します。風向は出発側の方位です。摩擦のある地表付近では風は等圧線と平行とは限らず、低圧側へ向かう成分を持てます。赤道上では転向力が消えるため、半球内の転向の規則を赤道を越えてそのまま適用しません。実際の風向は地点や時間によって変わります。

地球の自転軸が傾いているため、強い加熱を受ける緯度帯は季節で南北に移ります。上昇や収束の中心もそれに応じて移りやすくなりますが、海面と陸面の温まり方や地域の地形も影響します。上昇帯の位置は太陽直下点と必ず一致するわけではありません。南北対称な固定図は理解の出発点であり、季節平均を比べる際は上昇域の位置を資料から読み取ります。

基本例題：北半球の風を描く

練習用の模式条件です。北半球の下層で空気が亜熱帯から赤道側へ進み、転向の影響で西向きの成分も持つとします。北を上、東を右とする平面図に進行方向を示し、風向を方位の名前で答えてください。風の速さや角度は求めません。

図2のように、まず赤道側は南なので南向きの成分を置きます。進行方向に対する右は西なので、西向きの成分を加えます。南と西を合わせた進行方向は南西です。図ではこの2成分を矢印の縦と横で示し、その合成を斜めの矢印で表しています。長さは風速の実測値ではありません。

風向は空気が来る側なので、南西へ進む風は北東風です。求める答えは北東貿易風です。答えを図に戻すと、北東側から南西側へ向かい、確かに赤道側の南へ進んでいます。西向きの成分もあるので、どちらの条件も満たします。

別の考え方では、南へ向かう人が右手を伸ばすと西を指すと考えます。北が上の紙を回しても、進行方向と右手の関係は変わりません。この方法は方向の判定に使えますが、転向角や風速の大きさはこの情報だけでは求められません。転向力だけで風が生じるのではなく、まず気圧差による力が流れを生む点にも注意します。

標準例題：南半球では何が変わるか

練習用の条件として、南半球の亜熱帯の下層から赤道側へ空気が進み、転向の影響で西向きの成分を持ちます。進行方向と風向をそれぞれ方位で答え、北半球との共通点を1つ述べてください。

南半球から見た赤道側は北です。北へ進む空気に対する左は西なので、北向きと西向きを合わせて北西へ進みます。来る方向に直すと南東風です。答えを南東から北西への矢印として描き直すと、北向きに赤道へ近づき、西向きにも進みます。両半球で赤道へ向かう南北成分の向きは反対ですが、共通して西向きの成分を持ちます。

ここで、南半球だから風向を北半球と単純に逆にして南西風とする方法は使えません。南北方向と転向の左右が同時に変わるので、東西成分は同じ向きになるからです。風向を暗記していても、赤道側と進行方向の左を図で再現できれば、方位の取り違えを発見できます。

発展例題：平均図の移動と観測

自作の練習用資料として、同じ範囲・同じ方法で作った2つの季節平均断面を考えます。資料Aでは下層の収束と上昇の中心が赤道より南、資料Bでは赤道より北にあります。資料Bで上昇域が移動した方向と、それに伴う下層風の収束位置の変化を答えてください。また、資料Bのある1日に赤道上の全地点で上昇したと言えるか、理由を添えて答えてください。

AからBへ中心は南から北へ移るので、移動方向は北です。収束の中心も資料の条件どおり上昇の中心とともに北へ移ります。Bの中心が赤道より北という条件に答えを戻せば、南に移動したという解釈は成り立ちません。平均図の矢印から、任意の1日や全経度の鉛直運動は決められません。ある地点では下降が起こる可能性もあります。

平均を取る別の読み方として、経度ごとに描かれた複数の断面を、同じ緯度と高度でまとめることを考えます。上昇が強い場所と弱い場所が混ざった結果が平均です。平均値が上昇を示しても、各地点が常に上昇するという結論にはなりません。さらに、平均する期間が異なれば、季節の差と短い期間の変動の差を分けにくくなります。

資料を作って比べるなら、緯度・高度の区分、経度の範囲、観測時刻や平均期間をそろえます。欠測が一方の季節の特定の経度に偏ると、同じ範囲の平均とは言いにくくなります。風の観測には計器の誤差や高さの違いがあり、鉛直流は直接測りにくいので、推定方法の誤差も考えます。広い区間の平均は大きな循環を見やすくする一方、局地的な上昇と下降を相殺して隠すことがあります。

間違いの矢印を直す

「北半球で赤道へ向かう風は右に曲がるから東へ進み、南東風になる」という答案を考えます。右を紙の右側と取り違えたことが原因です。南へ向いたときの右は西です。図3のように進行方向を基準に右を取り直し、南西への流れを描いてから、来る方角の北東を風向にします。

図3のように、紙の方位と空気の進行方向を別に記します。東向きの成分を置くと進行方向の左になり、北半球という条件に合いません。風の行き先を風向と呼ぶ誤りも別に点検してください。修正後の矢印は北東から南西への風なので、北東風という名称と一致します。

別の誤りは、上昇域から上空の流れが続くので極まで1つの輪があるとするものです。熱の移動方向だけを根拠に、亜熱帯の下降という資料の条件を消してしまっています。低緯度の模式図では、上空の極向き成分を亜熱帯の下降につなぎます。極までを同じ循環で埋めるかどうかは、この図だけからは結論できません。

また、下降域を見て「必ず晴れ」と断言する答案は、平均の傾向を各時刻の断定に置き換えています。下降が雲の発達を抑えやすい理由を述べ、個々の雲や降水は別の条件にも左右されると限定します。データが欠けている場合も、矢印を想像で補って変化量を決めず、比較に必要な情報を示します。

練習：条件を読み分ける5問

以下はすべて練習用の模式条件です。数値を使わず、方位と理由を言葉で答えてください。

北半球の下層で、空気が南向きに流れ、西向きの成分を持ちます。進行方向と風向をそれぞれ答えてください。
南半球の下層で、空気が北向きに流れ、進行方向の左に転向します。東西の成分の向きと風向を答えてください。
低緯度の断面で、中央の上昇域から上空を北へ進んだ空気が亜熱帯で下降します。下層の戻りの南北方向を答え、上昇域との関係を述べてください。
季節平均の上昇域の中心が、資料Cでは赤道上、資料Dではその南にあります。CからDへの移動方向を答え、Dの中心を赤道上と決められない理由を述べてください。
ある経度平均図に上昇が示されています。この平均から、その緯度の全地点で常に上昇すると言えるか答え、平均の作り方を用いて理由を述べてください。

答えと解き方

南と西を合わせ、進行方向は南西です。風は反対側から来るので北東風です。北東から南西への矢印に戻すと南向きと西向きの条件を満たします。
北向きの左は西なので、西向きの成分です。北西へ進むため南東風です。南東から北西に向けた矢印は赤道側の北へ進み、転向の条件とも合います。
下層は南向きです。北側の下降域から中央の上昇域へ向かいます。矢印を逆にすると上昇域から離れるため、戻りの条件を満たしません。上空の北向きと下層の南向きを区別します。
南への移動です。Dの中心は資料で赤道より南と与えられているので、赤道上と決めると条件に反します。季節による加熱の移動は手がかりですが、実際の中心を調べるには資料の位置を読みます。
言えません。経度平均は各経度の値をまとめたもので、上昇と下降が混在しても平均が上昇になる場合があります。平均に含まれる場所と時間を確認し、個々の地点の様子には別の資料が必要です。