竜巻班



ダブル竜巻の持つリズムの研究

埼玉県立熊谷高等学校地学部


1.はじめに
 
今までの研究で二つの竜巻を同時に発生させる装置を開発したが、その過程で2つの竜巻には、一方が強くなると一方が弱くなり、しばらくすると強かった側が弱くなり、もう一方が強くなるといった強弱のリズムがあるように思われた。そこで今回は、その推測を基に時間経過と竜巻の風速との関係を測定して数値化し、2つの竜巻の間にどのような関係があるのか調べることにした。また研究に際して以下の仮説を立てた。


@、竜巻発生装置の竜巻は時間と共に強弱が変化するリズムを持つ。
A、ダブル竜巻では一方の風速変化がもう一方へ影響を与え、相互変化を引き起こす。


2.研究方法
 
竜巻の強弱を調べるには風速を調べる必要があるが、発生する竜巻の風速は非常に微弱で、測定は困難である。そこで風速が大きいほど竜巻が細くなるという予想から、直接風速を測定するのではなく竜巻の太さを測ることによりその強弱を調べることにした。
@竜巻の太さをリアルタイムで測定することは困難なので、竜巻をビデオで録画する方法を考案した。時間経過を調べるための時計と、測定用の目盛り、番号整理のための日付を一緒に撮影した。また、竜巻発生装置の様々な条件は、これまでの研究で最もよく竜巻が発生する設定にした。
Aライトの電源を入れると同時に時計をスタートさせた。撮影時間は15分を目安とした。
B再生した映像を1秒ごとに一時停止し、竜巻の直径を、発生装置に取り付けた目盛の10分の1(1mm)の単位で目測により読み取った。測定は4分間行った。
C得られたデータをMicrosoft Excelを用いてグラフにした。


3.結果
1秒間隔で竜巻の太さを測った結果のグラフついて、2つの竜巻を発生させた場合が(図3−1)に、左側一つのみで行った場合が(図3−2)に、それぞれ示してある。


(図3-1)
D.L.gifD.R.gif


(図3-2)

S.L.gif


4.考察
 
(図3−1)、(図3−2)に見られるように、竜巻には太さが変動するリズムがあることがわかった。しかし、このリズムがどのような原因で生じるのかはまだ明らかでない。
 また、予想されたダブル竜巻の場合の相互作用は明確には見られなかった。
 ダブル竜巻では(図3−1)のように向かって左側に比べ右側の竜巻が著しく細く(風速が大きく)なっているが、ライトの向きぐあいなどの条件の違いによるものであり、本質的な違いではないと考えられる。

5.まとめ
竜巻の直径をビデオ撮影して測定するという新しい分析手法を用いて、竜巻の時間変化を精密に測定することが出来た。その結果、竜巻発生装置の竜巻は一つの場合、ダブル竜巻の場合に関わらず、リズムを持つことが分かった。しかし、ダブル竜巻の相互作用は明確にはならなかった。

6.今後の発展
 今回の実験では改善すべき点として、実験回数を増やす事などが挙げられる。
今後、様々な手法を用いて竜巻の更なる解明に努めたい。

7.参考資料
・たつまき博士の研究室(http://www.fujita-scale.com/)藤田哲也博士 他

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