雲から雨になるしくみ

雲のできる仕組み

海や川の表面から太陽の熱で蒸発した水蒸気が上空に上がり、変化して雲になる。

雲は、直径0.01mm ほどの小さい水滴(雲粒という)の集まりである。この雲粒は、水蒸気をふくんだ空気が上昇して上空で冷えて出来たものだ。

雨粒(直径約2mm)へと成長するためには、約100万個も合体する必要がある。

気体中に含むことができる水蒸気の量には限度があり、これ以上含むことができないという状態を飽和という。

この時の水蒸気圧を飽和水蒸気圧といい、これが過飽和の状態の大気中に、海塩粒子(海から飛散)や土砂などの小さな塵(ちり)や煙などの微粒子があると、それがトリガーになって、雲粒ができる。
(冬の日に鍋料理などをすると水分を含んだ暖かい空気が一気に冷やされて窓(トリガー)の内側に水滴がついている、というのはこの仕組み)

そうして地上から見えるようになったもの、が雲である。

雨の降る仕組み

雲の温度によって、主に2つの仕組みがある。

暖かい雨(熱帯地方):雲の中がすべて0℃以上の水滴でできている場合で、大きさの異なる雲粒が、衝突と併合をくり返すことで大きく成長する。

冷たい雨(中・高緯度地方):これは雲の温度が0℃以下になり、過冷却水滴と氷晶が共存する状態になり、
氷晶の方が、水蒸気を引きつけやすい性質(飽和水蒸気圧が低い)のため、氷晶がまわりの水蒸気を吸収してどんどん成長する。

やがて上昇気流の空気抵抗に負けないくらい重くなると落下し、成長した冷たい粒が途中でとければ雨、とけなければ雪となる。

ちなみに、
夏の上空は地表の猛暑とは対照的に非常に冷たく、航空機が飛行する高度約10,000m(1万メートル)付近では、真夏でも気温が-50℃前後に達する。
一般的に対流圏(高度10km未満)では高度が1,000m上がるごとに気温は約6.5℃~10℃低下するため、夏でも高度が上がれば冷凍庫以下の寒さになる。

具体的な上空の温度(夏)
1,000m(山頂付近): 地上が30℃でも、約20℃~25℃程度まで下がる。

3,000m(飛行機離陸後): -10℃~0℃程度になることもある。

10,000m(巡航高度): -50℃前後の極寒である。

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