目次

第1章 太陽と地球

1-1 太陽の概要とエネルギー源－太陽のパワーはどこからくるのか－

・太陽の構造

・太陽のエネルギー源

・太陽内のエネルギーの伝達

1-2 太陽系の惑星 太陽の周りを回る星たち

・太陽系

・地球型惑星と木星型惑星

・水星

・金星

・火星

・木星

・土星

・天王星

・海王星

第2章 大気の鉛直構造

2-1 地球大気の構造－空はどこまで続いているのか－

・大気組成からみる地球大気の構造

コラム 地球に酸素があるのはなぜか？

・気温分布からみる大気の構造

コラム 地球大気のできるまで

2-2 対流圏と成層圏－天気の変化はどこで起こるのか－

・対流圏内の気温変化

コラム 気温減率6.5℃/kmの算出方法

・対流圏の特徴

・対流圏と成層圏の境目

・成層圏の気温変化

・成層圏の特徴

2-3 オゾン層とオゾンホール－オゾン層はなぜ必要なのか－

・オゾン層

・オゾン層はどうやってできるのか

・オゾンの循環

・オゾンの役目と紫外線

コラム 紫外線の種類とＵＶカット商品

・オゾンホール

・オゾン層破壊のメカニズム

・極域成層圏雲とオゾンホール

2-4 中間圏・熱圏・外気圏－オゾン層の上から宇宙空間の境目まで－

・成層圏界面

・中間圏

コラム 極大と極小

・絶対温度の考え方

・熱圏の世界

・電離層

・デリンジャー現象

・外気圏の世界

コラム 脱出速度の算出方法

コラム 太陽風とバン・アレン帯

コラム 小氷河期と黒点極小期

第3章 熱力学の考え方の基礎

3-1 熱力学に入る前に－基本的な用語の確認する－

・熱力学の世界へ

・空気の正体とは

コラム 原子と分子

・気体の体積

・気体の温度

・気体の圧力

・空気塊という考え方

3-2 ボイル・シャルルの法則と状態方程式－気体の体積・圧力・温度の関係を探る－

・ボイルの法則

・ボイルの法則の数式表現

・シャルルの法則

・シャルルの法則の数式表現

・ボイル・シャルルの法則

・アボガドロの定数と物質量

・アボガドロの法則

・そして、気体の状態方程式へ

3-3 静力学平衡と非静力学平衡－なぜ空気は空中にとどまっていられるのか－

・鉛直方向・水平方向

・静力学平衡の状態

・鉛直方向の気圧傾度力

・静力学平衡の式

・積乱雲と非静力学モデル

3-4 熱力学の第一法則－気体を加熱したときのエネルギー関係－

・力学的エネルギーと仕事

・内部エネルギー

・熱力学の第一法則

・比熱

・定容比熱と定圧比熱

コラム 1K上昇と1℃上昇

3-5 乾燥断熱変化－乾燥空気を圧縮・膨張させたときの温度変化－

・断熱変化

・断熱圧縮

・断熱膨張

・乾燥断熱減率

3-6 水の相変化－なぜ氷を温めると融けるのか－

・物質の三態

・水の三態と状態変化

・状態変化とエネルギー

・潜熱と顕熱

コラム 潜熱の吸収と打ち水、湯冷め

3-7 湿潤断熱変化－雲はどのようにしてできるのか－

・飽和と凝結

・湿潤空気の断熱変化

・雲の発生メカニズム

コラム 雲を作る実験

・乾燥断熱線と湿潤断熱線

・実際の大気の断熱変化

3-8 温位－高度の異なる2つの空気塊の暖かさを比較－

・空気塊A，Bを比較する

・温位という単位の導入

コラム 温位を計算してみる

・温位の保存

・温位と温度の関係

3-9 相当温位と湿舌－大雨になる可能性について調べてみる－

・相当温位

コラム 相当温位の計算

・温位と相当温位の関係

・相当温位の読み方

3-10 フェーン現象－風が山を吹き降りるときの気温変化－

・山越えの風とは

・空気塊の下降と断熱圧縮

・山越えの風の気温変化

・フェーン現象

コラム 湿ったフェーンと乾いたフェーン

第4章 水蒸気量の表現方法

4-1 水蒸気圧－水蒸気の圧力を数値化する－

・ドルトンの分圧の法則

・水蒸気圧と水蒸気量の関係

・飽和水蒸気圧と温度の関係

・気液平衡

コラム テテンの実験式

4-2 混合比と比湿－水蒸気と空気の質量の比率－

・混合比

・比湿

・飽和した空気の混合比と比湿

・混合比と水蒸気量などの関係

コラム 混合比と水蒸気圧の関係

4-3 相対湿度－一番身近な水蒸気の表現方法－

・相対湿度とは

・相対湿度の計算式

・相対湿度の応用

コラム 湿度0％の世界

4-4 露点温度と湿数－なぜ結露ができるのか－

・結露とはどんな現象か

・結露の成因と露点温度

・湿数という概念

・天気予報現場での湿数

4-5 湿度の測定－乾湿計による湿度の測定法－

・乾湿計を作ってみる

・乾湿計から湿度を算出

・湿球が凍っている場合

・湿度の測定機器のいろいろ

4-6 可降水量－大気中の水蒸気がすべて雨になったら？－

・可降水量の考え方

コラム 密度と比容

第5章 雷雲の発生しやすさを調べる

5-1 積乱雲と積雲対流－夏の入道雲はどうやってできるの－か

・対流

・空気の対流と積乱雲

・積雲対流

・アルキメデスの原理と浮力

5-2 「大気の安定度」の基本的考え方－大気が不安定とはどんな状態を指すのか－

・大気の安定・不安定とは

・気温分布と安定度

・空気塊が上昇し続ける条件

・状態曲線と安定度

5-3 乾燥大気の安定度－大気の安定度を判定する（その1）－

・乾燥大気における空気塊の上昇

・絶対不安定のパターン

・絶対安定のパターン

・中立のパターン

・まとめ

コラム 雲が対流圏界面を突破できない理由

5-4 湿潤大気の安定度－大気の安定度を判定する（その2）－

・湿潤大気における空気塊の上昇

・湿潤断熱線と乾燥断熱線の関係

・絶対不安定

・絶対安定

・条件付不安定

5-5 対流不安定－相当温位でみる大気の安定度－

・対流不安定

・対流不安定で雷雲が発達する理由

5-6 エマグラム－大気の安定度を調べるための天気図－

・エマグラムの概略

・気温と露点、湿数の分布

・エマグラムの目盛り

5-7 エマグラムにみる積雲対流－雲の発生高度を知る－

・持ち上げ凝結高度（LCL）

コラム 対流凝結高度（CCL）

・自由対流高度（LFC）と中立浮力高度（LNB）

コラム エントレーメント

5-8 ショワルター安定指数－雷雨の起こりやすさを知る（その1）－

・ショワルター安定指数の求めかた

・ショワルター安定指数の符号

・エマグラム上におけるSSI

5-9 CPAEとCIN－雷雨の起こりやすさを知る（その2）－

・CAPEとCIN

・対流抑制（CIN）

・対流有効位置エネルギー（CAPE）

・レイテント不安定

5-10 逆転層－高度とともに気温の高くなる層－

・逆転層とは

・接地逆転層

・移流逆転層

・沈降生逆転層

コラム 日本の最高気温40.9℃

第6章 降水過程

6-1 エアロゾル－空気中に浮かぶ微粒子のいろいろ－

・エアロゾルはどこからくるのか

コラム 黄砂

・エアロゾルの大きさ

・雲の発生に関係するエアロゾル

6-2 水滴の生成と凝結核－雲ができるのに凝結核が必要な理由

・過飽和－

コラム 過飽和度

・水滴の生成と表面張力

・凝結核の役目

コラム 飽和水蒸気量と水滴

6-3 暖かい雲の降水過程－熱帯地方における雨－

・「暖かい雲」と「冷たい雲」

・暖かい雲の生成－拡散過程

コラム スコール

・暖かい雨－併合過程

・雨粒の終末速度

・終末速度の計算方法

・雨粒はどこまで大きくなれるのか

6-4 冷たい雲の降水過程（1）－日本付近での雲のできかた－

・過冷却の水滴

コラム 着氷

・氷晶のできる様子

・氷晶の自己増殖作用

6-5 冷たい雲の降水過程（2）－日本付近での雨、雪のメカニズム－

・雨と雪

コラム 冬季太平洋側の雨雪判別

・雪の結晶のできかた

・ぼたん雪

・あられのできかた

・ひょう

6-6 雲の分類－空に浮かぶ雲にもそれぞれ名前がある－

・雲の分類の歴史

・雲の分類法

・10種雲形

・上層雲

・中層雲

・下層雲

・対流雲

6-7 霧の種類と成因－霧はどうやって発生するのか－

・「霧」と「もや」

コラム 霧による災害と注意報

・放射霧

・移流霧

・蒸気霧

・前線霧

・上昇霧

コラム 霧虹

6-8 天気のいろいろ－天気にはどのような種類があるのか－

・晴れとくもりの境目

・雨と雪

・氷の降る現象

・見通しの悪くなる現象

コラム かさ

第7章 大気における放射

7-1 太陽放射の波長域－太陽エネルギーの正体はなにか－

・太陽放射と天気の変化

・電磁波とは

・太陽エネルギーの正体

・太陽エネルギーの強さ

7-2 自転軸の傾きと太陽放射－なぜ夏は暑く冬は寒いのか－

・地面へ降り注ぐ太陽エネルギー

コラム 三角比

・太陽の差し込む角度とエネルギーの強さ

・地軸の傾きと自転・公転

・季節の変化と地球の公転

コラム 近日点と遠日点

7-3 黒体放射と諸法則－「放射」に関する基礎知識－

・物体に色が付いてみえる理由

・黒体とは

・黒体放射とキルヒホッフの法則

・ステファン・ボルツマンの法則

コラム 黒体放射の概念と気象衛星

コラム プランクの法則

7-4 地球放射と太陽放射－なぜ朝の冷え込みは起こるのか－

・ウィーンの変位則

・地球放射と太陽放射

・太陽放射と地球放射の強さの関係

・放射冷却

7-5 アルベド なぜ雪はなかなか溶けないのか

・アルベド

・アルベドの数値

コラム 根開き

7-6 散乱 なぜ空は青く雲は白いのか

・散乱とは

・空が青い理由

・雲が白い理由

コラム 白い雲と灰色の雲

・虹

7-7 大気の層によるエネルギーの減衰－大気に入射した放射エネルギーのゆくえ－

・大気に降り注いだ太陽エネルギー

・大気の層が太陽エネルギーを弱める過程

コラム 距離の逆2乗則による減衰

7-8 温室効果ガス－なぜCO2は悪者にされるのか－

・大気による太陽放射の吸収

・大気による地球放射の吸収

7-9 放射エネルギーの収支バランス－太陽放射と地球放射のバランスについて－

・放射収支

・具体的な放射収支のバランス

・水蒸気による熱輸送

・放射対流平衡

第8章 大気力学

8-1 大気力学の基礎知識－大気の動きを考えるのに必要な概念－

・気圧

・ベクトルとスカラー

・力のベクトル

・力の合成と分解

・風の成分分解とz座標系

・力のつりあい

8-2 等圧線と地上天気図－地上天気図に引かれた線はなにか－

・地上天気図

・地上天気図に書かれている記号

・等圧線

8-3 等高度線と高層天気図－高層天気図の線は等圧線ではない－

・高層天気図

・p座標系と等高度線

・等高度線と等圧線の対応

・層厚

8-4 高気圧と低気圧－高気圧や低気圧とはなにか－

・高気圧と風の流れ

・温暖高気圧と寒冷高気圧

・低気圧と風の流れ

・リッジとトラフ

・ボイス・バロットの法則

8-5 気圧傾度と気圧傾度力－風はどうやって発生するのか－

・風はどうして吹くのか

・風が強く吹く条件

8-6 地球の自転とコリオリ力－地球の自転が風に与える影響－

・コリオリ力

・コリオリ力の「向き」

・コリオリ力の大きさ

8-7 地衡風－上空における風の吹き方－

・上空の風の流れ

・地衡風

・地衡風の数式表現

・高層天気図での地衡風算出

8-8 傾度風－台風や発達した低気圧での風の吹き方－

・遠心力

・高気圧性と低気圧性

・傾度風

・傾度風の数式表現

コラム 竜巻と旋衡風

8-9 摩擦力の影響－地上付近の風の流れ－

・摩擦力による風向・風速の変化

・大気境界層

・乱渦とエネルギー輸送

8-10 温度風－地衡風の高度による変化－

・鉛直シアと温度風

・温度風の関係

8-11 発散と収束－風が散らばる場所、風が集まる場所－

・発散

・収束

・収束・発散と上昇気流・下降気流

・方向発散と速度発散

8-12 渦度－風の回転成分－

・正渦度と負渦度

・渦度と天気図

・強風軸と渦度ゼロ線

・絶対渦度

・惑星渦度

・絶対渦度の保存則

8-13 温度移流－暖かい風と冷たい風－

・温度移流のパターン

・温度移流の計算

第9章 大規模な大気運動

9-1 大気運動のスケール概念－気象現象の規模を把握する－

・水平スケール

・時間スケール

・水平スケールと時間スケールの関係

9-2 地球規模の南北方向の風の流れ－赤道付近が暑くなりすぎない理由－

・地球の熱収支

・南北方向の熱輸送

・大気の循環による熱輸送

・フェレル循環

コラム 成層圏の南北循環

・海洋による熱輸送

・潜熱による熱輸送

9-3 地球規模の東西方向の風の流れ－偏西風・貿易風－

・貿易風と熱帯収束帯

コラム 馬の緯度

・偏西風

・ジェット気流

9-4 日本付近の季節風－なぜ冬には北風が吹くのか－

・季節風

・夏の季節風

・冬の季節風

9-5 プラネタリー波と傾圧不安定波－天気の周期変化が起きる原因－

・偏西風の波動

・傾圧大気と順圧大気

9-6 温帯低気圧－日本付近での雨の主因－

・天気図上の温帯低気圧

・温帯低気圧の構造モデル

・温帯低気圧の中で雨が降る場所

・温帯低気圧の一生

9-7 日本付近の気団と性質－夏の空気と冬の空気－

・気団

・気団の発源地

・気団の分類

・日本付近に影響を与える気団

9-8 前線の種類と仕組み－「前線」とはなにか－

・前線とは

・温暖前線

・寒冷前線

・閉塞前線

・停滞前線

コラム フロントジェネシスとフロントリシス

第10章 中小規模の大気運動

10-1 冬季の日本海側の雪－日本海側の雪はどのようにして降るのか－

・冬型の気圧配置

・気団の変質

・ベナール型対流

・ロール状対流

・収束雲

・カルマン渦

10-2 雷雨

夏の夕立や激しい雷雨

・雷雲の一生

・気団性雷雨

・マルチセル型雷雨

コラム スーパーセル型雷雨

10-3 集中豪雨－集中豪雨をもたらす雲とはなにか－

・クラウドクラスター

・テーパリングクラウド

・地形効果による集中豪雨

10-4 海陸風－海岸地帯での風の流れ－

・海陸風循環

コラム 環八雲

10-5 局地風のいろいろ－地形によるさまざまな風－

・山風と谷風

・山岳波とローター

・だし

・おろし

・ビル風

コラム 舞台風

10-6 寒気を伴った低気圧－寒冷渦とポーラーロー－

・寒気を伴った低気圧

・ポーラーローとコンマ型雲

10-7 台風－台風のしくみと特徴－

・熱帯低気圧と台風

・台風の大きさと強さ

・台風の雲の構造

・台風内の風の流れ

・暖気核と温低化

・台風の進行方向

・可航半円と危険半円

10-8 CISK－台風の発達メカニズム－

・台風のエネルギー源

・台風の暴風はどのように形成されるのか

付録 各章のまとめ

・第1章のポイント整理

・第2章のポイント整理

・第3章のポイント整理

・第4章のポイント整理

・第5章のポイント整理

・第6章のポイント整理

・第7章のポイント整理

・第8章のポイント整理

・第9章のポイント整理

・第10章のポイント整理