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Geoscience Senior High

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例題39 水の表面温度 問題 128, 135 次の図1は、北半球の中緯度において海面を通して海洋に出入りする熱エネルギー の年変化を示している。 この図から、4月から8月の期間は, 海洋に入る太陽放射エ ネルギーは海洋から出る熱エネルギーより多いが, 10月から2月の期間は,その逆で あることがわかる。 このような熱エネルギーの出入りによって, 海面付近では, 加熱、 期に形成された暖水の層が, 冷却期に対流によって上下にかき混ぜられる。その結果, 中緯度の海面付近では,図2に示すような水温の年変化が起こる。 多| 海洋に入る太陽放射エネルギー エネルギー 少 345 海洋から出る 熱エネルギー 解答 0⁰ (1) 4 (2) 3 10 大気と海洋の運動 141 201 40 (m) 60 80 100L 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 図 1 月 図2 (1) 図2のア~エに入れる月の組合せとして適当なものを、次の①~④のうちから1 ろ選べ。 水温(℃) 12 14 16 18 20 22 24 7:1 ウ |エ ア イ エ ア イ ① 12月 3月 9月 6月 ② 12月 9月 3月 6月 ③ 3月 6月 12月 9月 ④ 3月 12月 6月 9月 (2) 下線部に関連して, 海面での熱エネルギーの出入りに関して述べた文として最も 適当なものを、次の①~④のうちから1つ選べ。 ① 海洋から放射される電磁波の波長は, 太陽放射の波長より短い。 ② 1年間を通してみると, 低緯度では, 海洋に入る太陽放射エネルギーは海洋か ら出る熱エネルギーよりも少ない。 ③ 海水が蒸発することによって, 海洋から大気へ熱の輸送が起こる。 ④ 放射によって海洋から出る熱エネルギーは, 海水の塩分に依存する。 考え方 (1) 図1より3~9月が水温の上昇する時期, 9~3月は水温の下降する時期で, その 結果, 9月が最も海面水温が高く, 3月が最も低くなるので, エが9月、アが3月に なる。 問題文の 「過熱期に形成された暖水の層が, 冷却期に対流によって上下にかき 混ぜられる。」 から判断すると, 図2のイは50~80mの深さで水温上昇しているため, 対流しており, 12月であることがわかる。 また, 海洋から出る熱エネルギーは, 多い 順に9月 6月 12月 3月で,これは海面水温の高さに対応するので6月がウ 12 月がイとなる。 (2) ① 海面からは赤外線が放射されるので, 波長が長い。 ②低緯度では太陽放射エネルギーが海洋から出るエネルギーより多い。 ④ 海水の塩分ではなく海面水温に依存する。 (09 センター試験本試) 第4章 大気

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Physics Undergraduate

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問4 理想良導体と真空の境界面 (±0) における入射電磁波の反射と透過, およびこれらの 連続性を考える. すなわち, 電磁波が+方向に導体 (境界はz=0) に入射するとき, 電 場に対しての連続条件, lim_[Ei(z,t) + Er(z,t)] = lim Ee(z,t). (左辺 真空側,右辺導体内部) ト0' 24+0 が成り立つものとする. ここで,添え字のi, r, tはそれぞれ入射波, 反射波, 透過波を意 味する. 以下では問3を理想化し、 近似的に導体内部 (境界を含む, 0) の電場をゼロ と考える(μ= Mo とする). 入射波をFi(z,t) = (Encos(kz-wt), 0,0) とするとき, (1) 導体表面での振幅反射率 (反射電場と入射電場の成分の比) を求め,入射電場が固定 端反射をすることを説明せよ. (2) 反射電 Er(s,t) の表式 (ベクトル成分) を求めよ (-z方向に進むことを考えて書き 下せ). (3) 定常状態では真空側 (z<0の領域)に電場の定在波が形成されることを数式で示し その節と腹の位置の概略を図示せよ。 また, 節と節 (腹と腹)の間の距離を波長入を用 いて表せ. (4) 電場の表式から入射磁場と反射磁場の表式 (ベクトル成分)を求めよ. (5) 磁場の振幅反射率を求め, 磁場はこの導体表面で自由端反射されることを説明せよ。 (6) 定常状態では<0 の領域に磁場の定在波も形成されることを数式で示し, その節と腹 の位置の概略を図示せよ.

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