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生活と文化

放射冷却とは?放射冷却の原理と応用で冷蔵庫も作れる!?

投稿日:2013年12月5日 更新日:

放射冷却により、今朝は冷え込みました

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真冬のしんしんと冷えた朝、そんな日に限って物凄く天気が良くて、地域やタイミングによってはダイヤモンドダストが見えるというところもありますね。



この気温の低下の原因の一つに挙げられているのが放射冷却です。

簡単に言えば、日中の明るい時間に暖められた地面から、夜間に地面の熱が奪われて地表付近の温度が下がることです。

雲が厚く空を覆っている時にはその地表から奪われる熱は少なくなり、冷え込みにくくなります。

また、その反対に雲も無い晴れた空の風が弱い日の場合には遮る物が無いために冷え込みやすくなります。

冷え込みの原因は必ずしも雲に左右されているわけではなく、風が強い時も冷え込みにくくなります。

放射冷却をもっと調べてみると・・・

天気予報で低温注意報として発表されるのは、この放射冷却が予想される時です。

秋は霜注意報がこれに当たります。

放射冷却現象は最初に書いた通りの現象ですが、同じ放射冷却が起こっても冷え込み方は地形や上空の空気の状態にも左右されています。

海辺や湖岸は風が強く、空気が自然と循環するために放射冷却は起こりにくくなり、山など、高い地形に囲まれた盆地や窪地は冷たい空気が溜まりやすくなり、暖かい空気との混合の機会も少なく放射冷却が強くなります。

また、盆地に限らず広大な土地の内陸でも、冷却された空気の層が大規模に均一に存在するために冷え込みの度合いが強くなります。

モンゴルは凄まじく寒い・・・というのを思えばそれは確かなものと分かりますね。

また上空に流れ込んでいる寒気が強ければ強いほど、放射冷却も強く、冷え込みも激しくなります。

上空にマイナスウン十度の寒気が・・・というニュースを聞くたびに震え上がる事になるのも道理です。

実際には秋、冬と言わずに夏にも起こっていると思われますが・・・

放射冷却によって起こる現象としては、上空と地面の気温が逆転する設置逆転層というものがあります。

そして、湿度がある程度保たれていると地面付近の空気が急速に冷え込み、放射霧という現象が起こったり、川や湖の水面から切りが立ち上ることも。

他には、空気温度の逆転層がある状態で人の目線よりも低い地表に薄い霧が発生することも有ります。

霧が発生されると雲と同じように、霧が冷気を吸収して放射冷却が和らぎます。

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放射冷却の原理を応用している家具・冷蔵庫

冷蔵庫が庫内温度を下げるのは気化熱を利用しています。

気化熱は身近なものでいうなら「打ち水」がいい例です。

暑い日に水を撒くのは、水の蒸発によって同時に地面の熱を奪い、それが結果として温度を下げるという結果に繋がります。

都会には細かい霧を発生させる装置が設置されている場所もありますね。

私たち人体も気化熱を利用していますね。

人間は汗をかいて体温を下げます。

汗はちゃんと始末をしないと逆に体が冷え過ぎることにもなりますが^^

冷蔵庫の物を冷やす仕組みははこれと一緒なんです。

温まった地面が冷え上がる放射冷却というのも、蓄えられた地面の熱を奪っていく事で起こっています。

気化熱は人為的に起こせても、大規模な放射冷却を人為的に起こすのはとても・・・という違いはありますが。

液体が気体になる時に熱を奪い、気体が液体に戻るときは熱を蓄えるという法則を使って人為的に熱を冷ますのが冷蔵庫です。

冷蔵庫の基盤が熱くなるのは単に電気のせいだけではなくてこの法則のためでもあります。



放射冷却の原理で簡単に物を冷やせる道具

今の冷蔵庫は文明の利器ですが、停電すると中身を駄目にしてしまうデメリットがあります。

それに暑い夏場は思ったように動かなかったり下手をすると壊れたり。

古い木製冷蔵庫のように氷を用いたものだと、氷が作れないとこれまた実用的ではないのですが・・・

古くからの知恵で物を自然に冷やす方法をアフリカの人々が使っていたんですね!

それは現地の人々が使っいる大きな土器の水瓶です。

現地に取材に言ったメディアが持っていたペットボトルがあっという間に温くなるのに、現地の人々が水瓶に入れて使っている水は常にキンキンに冷えたままだそうです。

土で出来ている水瓶は自然と中に入った水分を蒸発させ、その時に瓶全体の温度を下げる気化熱によって冷たさを保っていたのです。

その仕組みを使った製品も現地では販売されているそうです。

しかし、世の中の現実を直視することになってしまうので値段については触れませんが、電気が無くても物を冷たいまま保っておけるというこれは特筆すべき点だと思います。

放射冷却を応用した土器の水瓶の簡単な作り方です。

材料は、大きさが違う鉢を1つずつ。
小さい鉢に出来る蓋を1つ。
そして砂と水です。

鉢の穴は水の漏出と侵入を防ぐためにどちらも塞いでしまいます。

大きな鉢にまず砂を敷いて、小さい鉢を大きい鉢の出口と同じ高さ、かつ真ん中に来るように位置を調整します。

小さい鉢の位置が決まったら残りの砂を入れて
鉢同士の隙間を埋めます。

小さい鉢の中に水や砂が入らないように砂のかさには少し余裕をもたせます。

そして水を入れて完成です!

蓋が一つなのは、単純に砂の水分が蒸発しないと物が冷えてくれないからです。

中身を安全に保護できるように出来ればちょうどいい大きさの蓋をしましょう。

省エネとクリーンエネルギーの今後を考える

電気を作り出すためのエネルギーとして太陽光発電、風力水力の発電はまだまだこれからですね。

小規模な水力発電を行えそうな場所はいくつもあるものの、それを実行するための設備の用意以上に決まりを綴った書類の分厚さに断念せざるを得ない状況です。

最近話題の洋上風力発電も場所を確保できても、環境調査費用という多額のコストが必要となるそうで、今後も課題は残るようです。

近い将来にクリーンでエコな新エネルギーが開発もしくは発見されることを祈ります。







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