中2定期テスト 気象と天気の変化—観測ワークの表から湿度と前線通過の根拠を読む｜武蔵野個別指導塾

湿度の計算では飽和水蒸気量を分母に置き、前線の判別では雨と気温の変化を組み合わせて根拠を示します。

よくあるのは、観測ワークの湿度を求める欄で、実際に含まれる水蒸気量を分母にしてしまう場面です。数値を式に入れられても、何と何を比べた割合なのかが見えないと、次の表で手が止まります。範囲表と授業ノートを開き、観測した量とその気温での上限を別々の欄に置いてみましょう。前線の問題でも、名前を先に決めるのではなく、表に残った変化に印を付けて理由をつなぎます。

空欄の種類を分ける

最初に学校の範囲表で、今回学んだ気象の項目と授業プリント、ワーク、小テスト、提出物を照らし合わせます。雲や前線がまだ授業で扱われていない場合は、そこを今回の範囲から外します。授業で用いた条件表や記号の書き方も、実際のノートで確かめてください。全国の学校が同じ順序で進むと決めず、手元の範囲に合わせることが出発点です。

自分用の整理欄には「資料」「範囲」「直す欄」「次の操作」を作ります。例えば、観測ワークに「湿度の計算」、小テストに「前線の通過前後」、授業プリントに「雲ができる過程」が含まれていれば、それぞれ誤った場所を記録します。ワークを提出できたかという欄と、数値や理由を隠して解き直せたかという欄は分けます。提出を終えた印が付いていても、計算の分母を説明できるとは限らないからです。

誤答は、気温や湿度などの語を取り違えたもの、条件表から数値を選び違えたもの、観測の変化を理由に結び付けられなかったものに分けます。計算欄に赤がある場合も、割り算のミスなのか、どちらを分母にするかのミスなのかを区別します。記述欄が空いていれば、用語を忘れたのか、表のどこを見るか迷ったのかを、隣に短く書きます。こうして戻る場所を決めると、最初から全ページを書き直さずに済みます。

湿度の割合と雲ができる道筋

気温、湿度、気圧、風向、風力、雲量、天気などは、空の様子を表す気象要素です。気温は空気の温度、気圧は空気の圧力です。風向は風が吹いてくる方角を表します。東の風なら、東から吹いてきます。天気と雲量は関係しますが、雲量の数字から天気を判定する基準は、授業で使った資料に戻って確かめましょう。

湿度は、その気温で空気が含むことのできる水蒸気の最大量に対して、実際に含まれる水蒸気量が占める割合です。一定体積の空気について、両方を同じ単位で比べます。式は「実際の水蒸気量 ÷ その気温の飽和水蒸気量 × 100」です。飽和水蒸気量は、その温度で水蒸気を含むことのできる限度を示す量です。気温によって変わるため、条件表から該当する温度の行を選びます。

図1のように、上限をもとにする量として置き、実際の量を比べる側に置きます。割合の式と風向の意味は覚え、分母をなぜ上限にするかは「上限に対してどれくらいか」と言葉で説明できるようにします。単位がそろっていないときは数値をそのまま割らず、表の見出しまで確認します。

図1の上限と実際の量は同じ体積の空気について比べます。湿度が100%を超える答えになった場合は、分母と分子、気温の行、単位の読み違いを調べます。答えが100%以下でも、逆に割って偶然それらしい値になる場合があるため、値の大きさだけで正誤を決めません。

空気が上昇すると、周囲の気圧が低くなるため膨張し、温度が下がります。冷えるにつれ飽和水蒸気量が小さくなり、水蒸気が凝結し始める温度を露点といいます。さらに冷えると、水蒸気の一部が小さな水滴などになり、雲ができます。雲は水蒸気そのものが白く見えているものではありません。温度が下がることと、飽和水蒸気量が小さくなることをつないで説明するのがポイントです。

観測表の空欄を埋める

次の表は計算練習のために作った条件であり、実際の観測値ではありません。空気1 m³について、気温20℃での飽和水蒸気量を20 g、実際に含む水蒸気量を12 gとします。このときの湿度を整数のパーセントで求め、途中の式も書いてください。

図2のように、まず20 gを分母、12 gを分子に置きます。どちらも1 m³あたりの量なので、同じ基準で比較できます。計算欄は次の順に埋めます。

1. その気温の上限を確認する: 20 g。
2. 実際の量を確認する: 12 g。
3. 割合を求める: 12 ÷ 20 = 0.6。
4. パーセントに直す: 0.6 × 100 = 60。

答えは60%です。図2の矢印に沿って、与えられた量を式へ移し、最後に単位を付けます。逆に答えを表へ戻すと、20 gの60%は12 gです。実際の量に戻るので、分母と分子の置き方も場面に合っています。

もし12 ÷ 20の結果をそのまま0.6%と書いたら、割合をパーセントに直す操作が抜けています。一方、20 ÷ 12とした場合は、計算の前に比べる基準を取り違えています。どちらの間違いかによって直す行が違います。小テストの訂正欄には、正答の60%だけでなく、上限と実際の量の名前も書いてから式を作り直してください。

冷却と前線通過を読み分ける

次も自作の条件です。1 m³の空気にはじめ12 gの水蒸気が含まれています。冷却の途中で、飽和水蒸気量は15℃で15 g、10℃で12 g、5℃で8 gとします。外へ水分が出入りせず、空気の体積は1 m³のままとします。10℃まで冷やしたときの湿度と、さらに5℃まで冷やしたときに凝結する水の量を求めてください。数値はこの問題の条件です。

10℃では実際の量12 gと上限12 gが等しいので、12 ÷ 12 × 100 = 100%です。この条件では10℃が露点です。15℃では12 gが上限15 gより少なく、飽和していません。5℃では水蒸気として残れる上限が8 gですから、はじめの12 gとの差の4 gが凝結します。8 gと4 gを足すと、もとの12 gに戻ります。冷却後の8 gを凝結した量と間違えないよう、残った水蒸気と水滴になった分を別欄に記します。

前線の問題では、暖かい空気と冷たい空気の境界に注目します。寒冷前線は冷たい空気が暖かい空気の下にもぐり込むように進み、暖気が急に押し上げられます。積乱雲などが発達し、せまい範囲で強い雨が降ることがあります。通過後には気温が下がることが多いです。温暖前線は暖かい空気が冷たい空気の上をゆるやかにはい上がり、広い範囲に雲ができ、弱い雨が長く続くことがあります。通過後には気温が上がることが多いです。

例えば、ある地点の自作の記録に「通過前は暖かい」「短い時間に強い雨」「通過後に気温が下がった」とあります。問いがどちらの前線か、根拠とともに説明するものなら、強い雨と気温の低下に線を引き、「寒冷前線。強い雨の後に気温が下がったから」と答えられます。図に前線の向きが与えられていれば、その移動方向も確認します。雨の強さだけで必ず決まるわけではないため、他の変化や天気図も合わせて読みます。実際の天気には例外もあり、表にない風向の変化を作って補うことはできません。

間違えた行に戻る

図3のように、湿度の分母を実際の量にした誤答は、先に「何をもとにする割合か」を言い直して直します。前の基本例題なら、20 ÷ 12 × 100ではなく、12 ÷ 20 × 100です。訂正後に20 gの60%が12 gになることまで確かめます。数字だけを入れ替えて終えると、別の気温の表で同じ誤りが戻ります。

図3の訂正では、上限の欄を先に見つけることが再発防止になります。表の気温を読み落とした場合は、式の向きが正しくても別の行の上限を使ってしまいます。式に印を付ける前に、観測した気温と条件表の行を結びましょう。

前線の誤答では「雨が降ったから寒冷前線」とだけ書くと、温暖前線でも雨が降りうることを見落とします。通過前後の気温や雨の強さ・続き方など、問題に示された記録を組み合わせます。逆に、気温の記録が欠け、雨の有無しか示されていない場合は、その情報だけでは種類を特定できません。答えを急いで記録にない事実を足さず、何の観測があれば判断を補えるかを考えます。

雲の説明で「上昇した空気が暖まり、水蒸気が雲になる」と書いた場合は、上昇後の膨張と温度低下、水滴への変化に戻ります。上昇、膨張、冷却、凝結の順で矢印を書き、それぞれの語を隠して説明できるか確かめます。言葉を覚えていても順序が逆になる場合は、空気が上がる前と後の状態を比べると整理しやすくなります。

練習して表へ戻す

次の数値と場面は、練習のために作ったものです。計算では途中の式と単位を書き、記述は理由を含む文で答えてください。問題を先に解き、解答を隠したまま自分の欄を点検します。

1. 気温25℃の空気1 m³について、飽和水蒸気量を24 g、実際の水蒸気量を18 gとします。湿度を整数のパーセントで求めてください。
2. 空気1 m³に水蒸気が10 g含まれています。この空気を冷やすと、飽和水蒸気量は18℃で16 g、12℃で10 g、6℃で7 gです。体積は変わらず、外へ水分は出入りしません。露点と、6℃まで冷やしたときに凝結する水の量を答えてください。
3. 自作の記録では、前線の通過前に広い範囲で弱い雨が続き、通過後に気温が上がりました。温暖前線と寒冷前線のどちらが考えられますか。記録のうち2つの変化を根拠として答えてください。
4. 空気が上昇して雲ができるまでを、「膨張」「温度」「水滴」の3語を使って説明してください。

答えと解き方

1. 18 ÷ 24 × 100 = 75より、75%です。分母は25℃での飽和水蒸気量24 g、分子は実際の18 gです。逆に24 gの75%は18 gなので、問題の量に戻ります。24 ÷ 18とした場合は上限を基準に置き直し、18 ÷ 24 = 0.75を75%に直し忘れた場合は最後の行を足します。

2. 12℃では上限が10 gで実際の量と等しいため、露点は12℃です。6℃で水蒸気として残る量は7 gなので、10 − 7 = 3より、凝結する水は3 gです。残った7 gと水になった3 gの合計は10 gで、はじめの量に戻ります。18℃ではまだ上限に達していないため、そこで露点としないよう、各温度の上限と実際の量を比べます。

3. 温暖前線が考えられます。広い範囲で弱い雨が続き、通過後に気温が上がったからです。答案には「弱い雨が続いた」と「気温が上がった」を両方入れます。前線名が合っていても、記録にない強い雨を根拠として書けば、与えられた条件に戻せません。意味が同じで2つの観測を使っている別の文も答えになります。

4. 答えの例は「上昇した空気が膨張して温度が下がり、水蒸気の一部が水滴になって雲ができる」です。膨張による温度低下と、水蒸気から水滴への変化がつながっていれば、表現が多少違ってもかまいません。単に「水滴が上がって雲になる」と書いた場合は、冷却と凝結の過程を入れ直します。

採点後は、正答した問題も根拠の欄を隠して再現します。1と2では、答えを実際の水蒸気量へ戻せるかを見ます。3では観測に書かれた事実だけで説明しているか、4では温度が上がると書いていないかを見ます。計算結果が合ったことと、理由を人に伝えられることを別々に確認すると、次の形式の問題にも移りやすくなります。

次の1問で確かめること

湿度は実際の量を、その気温の飽和水蒸気量で割ります。冷却の問題では残る量と凝結した量を分けます。前線は雨や気温の変化を根拠にして判断します。

ワークを持って確認する

解き直したワークと授業の範囲表を並べ、最初に付けた誤答の分類が変わったか見直します。式が立たないなら、気温の行と上限の欄を指で示してから、どちらが基準かを言葉にします。式は立つのに答えが合わないなら、割合をパーセントに直す行と計算を点検します。前線名を覚えても記述できない場合は、観測表のどの変化が答えを支えるかを線で結びます。

個別指導では、実際に間違えた表を使い、お子さまが数値を選ぶところから説明してもらうと、読み取りと計算のどちらで止まるかを確かめられます。保護者が声をかけるときも、答えを先に伝えるより「この量は上限と実際のどちら」と尋ねると、本人の考えが見えます。観測の欄と答えの欄を往復できれば、気象の記録は理由を説明する材料になります。