雲は何でできているの?どうして白いの?ミー散乱とは?

スポンサードリンク

空を見上げると雲が浮いています。そして、様々な形をしている雲。ハート形や魚に車、じっと見ているといろんな形に見えてきます。

また、その雲の上に乗ってみたいなとか、雲の上には何があるのだろう?上にのったらきっと気持ちいいんだろうな。と、そんな風に子供の頃には想像力を働かせた方も多いでしょう。

では、そんな雲はいったい何からできているのでしょう。今回は雲のお話です。

1.雲は何でできているの?

雲は『水と氷の粒』でできています。

私たちがいる地上よりも遥か上空。そのような高さの所では、地上よりもずっと気温が低くなっています。

なぜならば、大気圧が低いからです。 空気の密度が低いため、気温も低くなっているのです。山の上に上がって行けばいくほど寒くなるのもそのせいですね。

雲ができるくらい高いところでは、温度が低いため、水分子は水蒸気でいられなくなります。

水蒸気が冷やされ変わる水滴のことを『雲粒』、そして、氷の粒を『氷晶』と言います。また、この2つを合わせて『雲粒子』と呼んでいるのです。

つまり、雲はこのもの凄く小さな雲粒子が集まってできているということですね!

ちょっと待ってください!雲が水や氷の粒でできていると言うのならば、なぜあんなに浮かんでいられるんでしょうか?落ちてこないのでしょうか?

2.どうして雲は浮いていられるの?

雲は水と氷の粒からできていると言いました。では、なぜ落ちてこないのでしょうか?

それは『上昇気流』のおかげなのです。空気は温かい方から冷たい方へと流れていきます。つまり、地面付近の温かい空気は、上空の冷たい空気へと向かって流れていくのです。

この流れによって上層気流が生まれます。そして、この上昇気流こそが雲を浮かせている理由となるわけですね。

しかし、雲は浮いていられなくなることがあります。もうお分かりの方もおられるかもしれません。

そう!それこそが『雨』です。

また、雲が存在する高さでは気圧が低いため、水滴は0℃より低くても氷になりません。このように0℃より低くても液体のままの状態を『過冷却』と呼びます。

過冷却の状態となった水はチリやほこりなどが衝突するなどの刺激が加わると、突然氷に変わってしまいます。そして、この衝撃によってできた氷晶がどんどん成長し、重くなっていくのです。

どんどん大きく、重くなった氷晶は上昇気流によって支えきれない重さになり、地表へと降り注ぎます。

この氷晶が地表まで溶けなければ雪だし、溶けてしまえば雨になるというわけですね。では、雲は水と氷の粒なのになぜ白くみえるのでしょうか?

白く見えるせいでわたがしのようにふわふわだと勘違いしてしまいますよね。

3.雲はどうして白くみえるの?

私たちの認識であれば、水滴や氷は雲のような白色をしていません。では、一体なぜ雲は白く見えるのでしょうか?

その答えにたどり着くためには、光について説明しなければいけません。光は波であり、その波長によって色が異なるのはご存知でしょうか。

太陽からは光が降り注いでいるわけですが、その中には様々な色が含まれていることになります。でも太陽からの光は虹色ではありませんよね。白、もしくは透明ではないでしょうか?

実はこのように様々な色の波長の光は合わさると白や透明に見えるのです。このことをふまえて、雲が白い理由を解説していきましょう。

太陽の光が雲に降り注いできました。すると、太陽の光は雲である水や氷の粒に衝突し、散乱してしまうのです。

雲の中では可視光線のどの色の光も、同じように散乱してしまうことになります。このように均等に散乱することを『ミー散乱』と呼んでいます。

また、雲の中でどの色の光も同じように散乱するということは、どの色の光も均等に私たちの目に届くことになります。つまり、雲が白色に見えるというわけです。

つまり、雲は降り注ぐ太陽の光を均等に散乱させるから、私たちは白く見えていたわけですね。

待ってください!雲は雲でも雨雲の様に白くない雲もありますよね。なぜ、雨雲は灰色をしているのでしょうか?

4.どうして雨雲は灰色なの?

雨を降らす雨雲は白くはなく、灰色をしていますよね。いったいなぜなんでしょうか?実は雨が関係しています。

雨雲でも同じようにミー散乱は起きています。しかし、私たちの目に届く前には障害がありますよね。

そうです雨粒です!雨粒があることで、多重散乱といって光は多く散乱してしまったり、私たちの目に届くまでに光が雨粒に吸収されてしまうのです。

その結果、私たちの目には、普段白い雲を見ている時よりも、はるかに少ない光しか届かなくなってしまうのです。

光が少ないということは暗いということですよね。なので、雨雲は白よりも暗い灰色に見えるというわけです。

そもそも雨や曇りの日は全体が暗く見えますもんね。一方で、雨雲は雨雲でも遠くに見える入道雲は真っ白にみえるのではないでしょうか?

でも近づいてくると、灰色に見えます。それは、横から見るか、下から見るか、の違いです。

ある映画の題名みたいになっていますけど。入道雲、横から見るか、下から見るか(笑)

冗談はさておき、入道雲を遠くから見る時は光は横から入り、雨粒を通らずに私たちの目に光が届きます。

しかし、入道雲が私たちの上に来てしまうと、光は上からさすので雨粒に光が当たることになります。その結果、暗い灰色に見えてしまうのです。

5.さいごに

雲は上空にできるから雲であって、地上付近にできれば雲とは呼ばれません。

霧と呼ばれます。結局雲も霧も同じ水と氷の粒の集まりであるため同じなのです。

雲は掴めないし、現実では乗ることはできません。しかし、夢では乗ることができるので、夢で存分に楽しみたいですねw

たまにはゆっくりと空を見上げ、様々な想像を膨らましてみてはいかがでしょうか。

空のことをもっと知りたい方にお勧めの本⇩

【科学選書 Vol. 8】世界でいちばん素敵な雲の教室 感想・レビュー 荒木健太郎

空の記事⇩

どうして空は青いの?夕焼けはなぜ赤いの?レイリー散乱とは

スポンサードリンク

1件のコメント