フェーン現象は、中学入試の問題に出やすい項目のひとつです。
出題形式は、
- フェーン現象のしくみを説明する
- 計算問題
としても登場します。
ここでは中学受験と中学生の理科向けに、フェーン現象の基本的な原理を知ると同時に、計算方法も確認しておきましょう。
朝起きられない子供…やる気の問題ではない理由【キリツテイン】
目次
フェーン現象とは
フェーン現象とは、高い山を越えた空気の温度が異常に高くなる現象です。
フェーン現象が起こると、風下側の山の麓（ふもと）では、季節外れの猛暑になることも多いです。
なお詳しいしくみは、下記を参考にしてください。
参考「フェーン現象とは何かわかりやすく解説！原理・しくみがわかります」
朝起きられない子供…やる気の問題ではない理由【キリツテイン】
中学受験理科・フェーン現象問題の解き方
１．記述対策
フェーン現象が記述問題として出されることはあまりありません。その理由は、簡潔に文章でまとめることが難しいためです。
たとえば市販の中学受験用参考書では、次のように説明されています。
文英堂『特進クラスの理科』426ページ
風上の山のふもとの気温にくらべて、風下の山のふもとあたり（盆地や平地）の気温が10℃くらい高くなり、気温が非常に高くなることがある。このような現象をフェーン現象という。
学研『？に答える！小学理科』268ページ
風によって運ばれる空気は、山をこえてふきおりるときに温度が上しょうします。そのため、山のふもとではかわいた空気にさらされ、気温が高くなります。これをフェーン現象といいます。
KADOKAWA『出るとこだけ図と表でまとめる理科の要点整理』198ページ
湿った空気が山を越えると、乾燥した高温の空気になる現象
なお簡潔という意味では、大学受験用参考書に出ている記述が参考になります。
文英堂『理解しやすい地学IB』155ページ
山を吹き越えた風が、風下側の山ろくで異常に高温になる現象
旺文社『みんなのセンター教科書 地学Ⅰ』225ページ
空気塊が山を越え吹き降りることにより風下側の温度が上昇し、乾燥する現象。
浜島書店『ニューステージ新地学図表』172ページ
湿った空気塊が山を越えると、高温で乾燥した空気塊になる。このような現象をフェーン現象という。
フェーン現象の出題形式
言い換えると、上記のような解説があり「このような現象を何と言うでしょうか？」というような問題が出されます。
「フェーン現象」と答えられるようにしておきましょう。
２．計算問題
中学受験問題でフェーン現象についてたずねられるときは、計算問題が中心になります。
ここでは中学入試に出てくるフェーン現象の典型的な問題と解き方について解説します。
（１）条件の設定
風上側にある山の麓Ａ地点の標高は0メートル、気温20度とする。
風上側にある山の斜面で、雲ができ始めるＢ地点の標高を1000メートルとする。
山頂にあるＣ地点の標高は2000メートルとする。
風下側にある山の麓Ｄ地点の標高も0メートルで、ここの気温を求める。
なお気温は標高100メートル当たり1℃変わる。ただし雲があれば100メートル当たり0.5℃だけ変化する。
（２）計算方法
Ｂ地点の気温の求め方
Ａ地点では20℃だった。
山に沿って標高が上がるごとに100メートル当たり1℃ずつ下がるので、標高1000メートルにあるＢ地点の気温は、10℃になっている。
20（℃）－10（℃）＝10（℃）
答え10℃
山頂Ｃ地点の気温の求め方
Ｂ地点で雲ができるので、これより上は、100メートル上がるごとに0.5℃下がる。
そのため、標高2000メートルにある山頂Ｃ地点の気温は、5℃になる。
1000（ｍ）÷100（ｍ）×0.5（℃）＝5（℃）
10（℃）－5（℃）＝5℃
答え5℃
風下側の麓Ｄ地点の気温の求め方
山頂を越えると雲がなくなるので、山を下るにしたがい、標高100メートル下がるごとに1℃ずつ気温が上がる。
そのため麓Ｄ地点の気温は25℃になる。
5（℃）＋20（℃）＝25（℃）
答え25℃
すなわち風上の麓Ａ地点より風下の麓Ｄ地点の気温は５℃高くなる。
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中学校理科・フェーン現象問題の解き方
中学校の理科または高校の地学では、露点によって雲ができる標高を自分で求める問題が出されます。
１．露点とは
露点とは、空気に含まれている水蒸気（気体）が、冷やされることで水滴（液体）になるときの温度のことです。
露点に達する具体的な現象として、冷たいジュースを入れたコップの表面が濡れる、また冬の夜など、窓ガラスの室内側に水滴がつく、いわゆる結露があります。
２．露点の求め方
飽和水蒸気量は気温で変わる
空気１立方メートル中に含むことができる水蒸気量は、気温によって変わります。この最大量を飽和水蒸気量と呼びます。飽和水蒸気量に達したときの温度が露点です。
たとえば、
- 気温0℃の時の飽和水蒸気量は4.8グラム
- 同じく5℃の時6.8グラム
- 10℃の時9.4グラム
- 15℃の時12.8グラム
- 20℃の時17.3グラム
になります。表にすると以下のとおりです。
| 温度(℃) | 飽和水蒸気量(g/m3) |
|---|---|
| 0 | 4.8 |
| 5 | 6.8 |
| 10 | 9.4 |
| 15 | 12.8 |
| 20 | 17.3 |
※この数字は決まっていますが、覚える必要はありません。問題に必ず表もしくはグラフとして示されます。
３．例題です
風上側にある山の麓Ａ地点の標高は0メートル、気温20度とする。
山頂にあるＢ地点の標高は2000メートルとする。
風下側にある山の麓Ｃ地点の標高も0メートルである。
なお気温は標高100メートル当たり1℃変わる。ただし雲があれば100メートル当たり0.5℃だけ変化する。
問1.標高何メートルで雲ができる？
標高0メートルにあるＡ地点の気温が20℃、空気1立方メートル当たり12.8グラムの水蒸気を含んでいる。
このまま山の斜面に沿って空気が上昇するとき、標高何メートル地点で雲ができる（露点に達して水滴ができる）でしょうか。
標高の求め方
上記の数値より、1立方メートル当たり12.8グラムの水蒸気を含むことができる気温は15℃です。
つまり気温が15℃になると露点に達するので、15℃になる標高で雲ができます。
雲のないところでは、標高が100メートル上昇するごとに気温は1℃下がるので、Ａ地点の20℃から15℃に下がるまで、標高は500メートル上がります。
つまり標高500メートルの地点で露点に達し、雲ができます。
答え500ｍ
問2.風下側における気温の求め方
後の計算方法は、中学入試の問題で示した手順と同じです。
山頂の気温の求め方
山頂が2000メートルなので、雲ができたところからさらに1500メートル上がることになります。
500メートルから上は雲ができるので、気温は100mごとに0.5℃下がります。
そのため、標高500メートルの地点より気温は7.5℃下がります。
つまり山頂では7.5℃になります。
答え7.5度
風下側Ｃ地点の気温の求め方
山を越えると空気は乾燥し、標高100メートル下がるごとに1℃ずつ上がります。
そのため風下側の麓、標高0メートルの地点では気温が20℃上がって27.5℃になります。
7.5（℃）＋20.0（℃）＝27.5（℃）
答え27.5℃
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速く正確に解く計算力が問われます
フェーン現象の問題は、計算が中心です。基本的なしくみを理解することが大切です。
また限られた時間の中で、いかに速く・かつ正確に解くか。この力も、入試やテストで問われています。
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