ステファン・ボルツマンの法則を超わかりやすく簡単に解説【気象予報士試験対策】

スポンサーリンク

イラスト図解 よくわかる気象学』で気象予報士試験の準備中。

今日はステファン・ボルツマンの法則について学習しました。

黒体とは?

太陽と地球は、ほぼ黒体と見なすことができます。

黒体とは、すべての波長の電磁波を完全に吸収する仮想的な物体のことをいいます。

ステファン・ボルツマンの法則とは?

この黒体に成り立つ法則の一つが、ステファン・ボルツマンの法則です。

ステファン・ボルツマンの法則は、簡単にいえば、黒体の絶対温度が高いほど入射するエネルギー量が大きくなるという法則です。

もっとラフにいえば、熱いやつほどエネルギーをよく吸収するということです。

ステファン・ボルツマンの法則は、式で表すと次のようになります。

I=σT^4

それぞれの文字の意味は以下になります。

I=放射強度(1㎡の面積に1秒当たりに入射するエネルギー量)

σ=ステファン・ボルツマン定数(5.67 × 10^-8 W/m^2 ·K^4 )

T=絶対温度

「^」は「~乗」のこと。

ぱっと見ややこしそうですが、実は簡単です。

σは定数(変わらない値)なので、式の意味を考える上では無視してしまって構いません。

σを無視すると、次のようなシンプルな式になります。

I=T^4

つまり、放射強度は絶対温度の4乗に比例するということで、最初に書いた「熱いやつほどよくエネルギーを吸収する」というものです。

では例えば、ほぼ黒体と見なせる地球と太陽は、どちらの方がエネルギーをよく吸収するのでしょうか?

ステファン・ボルツマンの法則によれば、当然、表面温度が地球に比べて圧倒的に高い太陽ということがわかります。 

気象予報士試験のオンラインスクールの紹介 

気象予報士試験に合格されている中島俊夫氏が書かれた『イラスト図解 よくわかる気象学』を使って学習しています。漫画付きで、とてもわかりやすいです。

【オンスク.JP】 では、この著者による講座をパソコンやスマホで視聴することができます。興味のある方は、試してみてください。

※講師や講座内容は変更されることもあるかもしれないので、各自で内容を確認の上でお願いします。