図1のグラフは『気温によって変化する空気中の音速』の式、V = 331.5 + 0.6t を表しています。空気中の音波は温度が高いほど速くなります。
(問1)
この問題は『音の屈折』で示した昼と夜のうちの昼のパターンです。
問題文では地表の温度が高くて上空の温度が低いといっています。
波の屈折を考えるとき、波が速く進むことができる領域から波が遅く進む領域に進行するとき、入射角 i より屈折角 r の方が小さくなります。屈折の法則(スネルの法則)です。
もし地表と上空が同じ温度なら音波は放射状にまっすぐ進みますが、
上空に行くにつれ温度が変化する場合は少しずつ屈折します。温度が低くなっていけば、屈折角は小さくなっていきます。
答えは ③ です。