雲ができる仕組みというのは、多くの方が一度は疑問に思ったことがある話題ではないでしょうか。小学校や中学校の授業で雲ができる過程について簡単に学ぶが、細かい部分までは学習しないことが多いぞ。この記事では、できる限り簡単な表現を使って、雲ができる仕組みを詳細に述べる。ぜひこの記事を読んで、雲ができる仕組みについての理解を深めてくれ。
環境工学を専攻している現役理系学生ライター通りすがりのペンギン船長と一緒に解説していきます。
ライター／通りすがりのペンギン船長
現役理系大学生。エネルギー工学、環境工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。土壌、生態系、気象、地球温暖化について学んだこともある。
雲ができる仕組みを知ろう！
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皆さんは上空に浮かんでいる雲の正体やでき方をご存知でしょうか。この内容は、小学校や中学校の理科の授業でも扱われていますので、ぼんやりと理解されている方も多いかと思います。ですが、雲ができる仕組みを厳密に説明するのは意外にも難しいのです。雲について深く理解するには、地学だけでなく、物理学や化学の知識も必要になるからですよ。
この記事では、科学全般の知識があまりない方も理解できるように簡単な表現を用いて説明を行います。ですが、専門的な内容にも触れますので、サイエンスに興味がある方も楽しんで記事を読むことができるでしょう。それでは早速、雲のでき方について学んでいきましょう。
1.湿った空気が空高くまで運ばれる
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雲のもとになるものは、空気中の水蒸気です。水蒸気は水が気体になったものですよ。水蒸気は無色透明であるため、人間の目では見ることはできません。雲ができる過程で一番最初に起こるのは、地上付近の水蒸気を多く含んだ湿った空気が空高くにまで運ばれる現象です。
湿った空気が空高くにまで運ばれるメカニズムはどのようなものなのでしょうか？一般的に、湿った空気は上昇気流によって空高くにまで運ばれることが知られていますよ。
上昇気流が発生する場所は複数あります。具体的には、前線面、山のまわり、低気圧の中心部、気温が高く地面が暖められている場所などがありますよ。逆に、高気圧の中心部のように下降気流が発生するところでは、雲はできません。
2.湿った空気が冷却される
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湿った空気が空高くにまで運ばれる過程において、空気の冷却が生じますよ。この現象は、断熱膨張という用語を用いて説明することができます。断熱膨張は、外部との熱エネルギーのやり取りがない状態で、空気が膨張することです。
断熱膨張では、空気の体積が大きくなります。このとき、空気の塊には外に向かって、押し出すような力が働いていると考えられますよ。つまり、空気の塊は外部に仕事をしているのです。この仕事に必要なエネルギーは、空気自体がもつ熱エネルギーから供給されます。先ほど述べたように、外部との熱エネルギーのやり取りがありませんから、このようになるのです。
以上の理由から、断熱膨張が進行すると、空気の塊がもつ熱エネルギーは減少していくことがわかります。そして、熱エネルギーと絶対温度は比例関係にあるので、断熱膨張に伴い、空気の温度が下がることがわかりますよね。
＼次のページで「3.水蒸気が凝縮されて雲が形成される」を解説！／
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