理科

雲はどうやってできる? — 冷たいコップにつく水滴と、同じ仕組み

夏なつに冷つめたい麦茶むぎちゃをコップに注そそいでしばらく置おくと、コップの外側そとがわにびっしり水滴すいてきがつきます。あれはコップから水みずがしみ出だしたのではありません。そして、あの水滴すいてきと空そらに浮うかぶ雲くもは、まったく同おなじ仕組しくみでできています。

空気くうきは、水蒸気すいじょうきを無限むげんには持もてない

空気くうきの中なかには、目めに見みえない水みずが水蒸気すいじょうきとして混まざっています。ただし、いくらでも持もてるわけではありません。空気くうき1立方りっぽうメートルが持もてる水蒸気すいじょうきの量りょうには上限じょうげんがあり、これを飽和ほうわ水蒸気すいじょうき量りょうといいます。

大事だいじなのは、この上限じょうげんが温度おんどによって変かわることです。温あたたかい空気くうきはたくさん持もてて、冷つめたい空気くうきは少すこししか持もてません。

大おおきさの違ちがうバケツを思おもい浮うかべてください。温あたたかい空気くうきは大おおきなバケツ、冷つめたい空気くうきは小ちいさなバケツです。同おなじ量りょうの水みずを入いれても、大おおきいバケツならまだ余裕よゆうがある。でも小ちいさいバケツに移うつし替かえたら、入はいりきらない分ぶんがあふれます。

温かい空気と冷たい空気を大小のバケツで比べた図

このあふれた分ぶんが、水滴すいてきです。

コップのまわりで起おきていること

氷水こおりみずの入はいったコップに戻もどります。コップに触ふれた空気くうきは、氷こおりで冷ひやされます。冷ひやされた空気くうきはバケツが小ちいさくなるので、それまで持もてていた水蒸気すいじょうきを持もちきれなくなる。あふれた水蒸気すいじょうきがコップの表面ひょうめんで水みずに戻もどる。これがあの水滴すいてきの正体しょうたいです。

氷水のコップのまわりの空気が冷えて水滴がつく様子

つまり水滴すいてきは、コップの中なかから出でてきたのではなく、まわりの空気くうきの中なかにもともとあったものです。

空そらでも同おなじことが起おきている

では空そらの雲くもはどうでしょう。空気くうきを冷ひやす氷こおりのコップは、空そらにはありません。かわりに空気くうきを冷ひやすのは、上うえへ持もち上あげられることです。

空気くうきは上うえへ行いくほど冷ひえていきます。仙台せんだい管区かんく気象台きしょうだいの説明せつめいでは、100メートル上あがるごとにおよそ1℃冷ひえます。地上ちじょうから1000メートル上あがれば10℃ほど下さがる計算けいさんです。

冷ひえた空気くうきはバケツが小ちいさくなり、持もちきれなくなった水蒸気すいじょうきが水みずや氷こおりの粒つぶになる。空そらの高たかいところで、その粒つぶが集あつまって白しろく見みえているものが雲くもです。

空気が上昇して冷え、雲ができるまでの図

空気くうきを持もち上あげるものは何なにか

あとは「何なにが空気くうきを持もち上あげるのか」が分わかれば、天気てんきの話はなしはだいたいつながります。持もち上あげる力ちからは、おもに次つぎのようなものです。

夏なつの午後ごごに入道雲にゅうどうぐもがむくむく育そだつのは、いちばん下したの理由りゆうです。日差ひざしで地面じめんが温あたたまり、その上うえの空気くうきが勢いきおいよく上昇じょうしょうしていく。だから入道雲にゅうどうぐもは縦たてに高たかく伸のびます。

反対はんたいに高気圧こうきあつの中なかでは空気くうきが上うえから下したへ降おりていくので、雲くもができにくく晴はれます。「低気圧ていきあつは雨あめ、高気圧こうきあつは晴はれ」を丸まる暗記あんきしていた人ひとは、ここで理由りゆうとつながったはずです。

コップ1つ分ぶんの話はなしに戻もどして覚おぼえる

この単元たんげんは用語ようごが多おおくて混乱こんらんしやすいのですが、覚おぼえることは実じつはひとつだけです。

空気くうきが持もてる水蒸気すいじょうきの量りょうには限かぎりがあり、冷ひえると限界げんかいが下さがってあふれる。

飽和ほうわ水蒸気すいじょうき量りょうも、湿度しつども、上昇じょうしょう気流きりゅうも、低気圧ていきあつも、この一文いちぶんから枝分えだわかれしています。用語ようごを1つずつ覚おぼえるのではなく、コップの水滴すいてきを思おもい出だしてから枝えだをたどるほうが、はるかに忘わすれにくくなります。

おもな参考情報