雲はなぜ落ちてこないの? オチュンと学ぶ雲と雨

雲はなぜ落ちてこないの? オチュンと学ぶ雲と雨。青空の下でオチュンが白い雲を指している。

晴れた日、オチュンが丘の上で空を見上げると、白い雲がふわり。手から水をこぼすとすぐに下へ落ちるのに、雲の水はどうして空にいられるのでしょう?

青空の下、丘に立ったオチュンが白い雲を見上げている

答えは、雲の水は、ものすごく小さなつぶに分かれているからです。一つひとつはゆっくり落ちるので、空気の流れに運ばれやすいのです。

目次

雲の中をのぞいてみよう

雲は、小さな水のつぶや氷のつぶが、空気の中にたくさん集まって見えているものです。雲によって、水のつぶが多いもの、氷のつぶが多いもの、両方が混ざったものがあります。

オチュンが見上げる白い雲の中を拡大した絵。青く丸い水のつぶと、むらさき色の氷の結晶が見える
図1 雲の中のつぶを大きくかいたイメージ。水のつぶを雲粒(うんりゅう)といいます。

空気には、目に見えない水蒸気(すいじょうき)もふくまれています。水蒸気は水が気体になったものです。水蒸気をふくんだ空気が上にのぼって冷えると、その一部が小さな水のつぶになり、雲ができます。

雲のつぶはどれくらい小さい?

雲の水のつぶは、たとえば直径(つぶのはば)が約0.02ミリメートル。同じ大きさのつぶをすき間なく並べると、定規の1ミリメートルの目もりの間に約50個も入ります。

オチュンが、直径約0.02ミリメートルの雲のつぶが1ミリメートルに約50個ならぶ様子を示す。列の途中は省略している
図2 直径約0.02ミリメートルのつぶは、すき間なく並べると1ミリメートルに約50個入ります。図では途中のつぶを省いています。
オチュン
1ミリの中に50個も! そんな小さなつぶなら、雨のつぶとは落ち方も違いそうだね。

つぶは落ちる。でも、とてもゆっくり

雲のつぶも、地球に引っぱられて下へ落ちます。この引っぱる力が重力(じゅうりょく)です。でも、つぶが落ちるときには、空気がじゃまをしてスピードをおさえます。これを空気の抵抗(ていこう)といいます。小さなつぶほど、重力にくらべて空気の抵抗の影響を受けやすくなります。直径0.02ミリメートルの水のつぶなら、風がないときに落ちる速さは1秒に1センチメートルくらいです。[資料2・3]

空気が上へ動いている場所では、つぶはその流れにも運ばれます。空気が上がる速さが、つぶの落ちる速さより大きいと、地面から見たつぶは上へ動きます。上向きの空気の流れを上昇気流(じょうしょうきりゅう)といいます。[資料3]

左では風がないため、雲のつぶがゆっくり落ちる。右では雲の下に緑の上向き矢印が3本あり、雲のつぶはほぼ同じ高さにとどまる
図3 右の例では、空気が上がる速さと、つぶが空気の中を落ちる速さがほぼ同じです。地面から見ると、つぶはほぼ同じ高さにとどまります。

雲の形が変わるのはどうして?

空をしばらく見ていると、雲のはしがふくらんだり、うすくなったりします。しめった空気が冷えたところでは、新しい水のつぶが生まれます。乾いた空気が混ざるところでは、水のつぶが蒸発(じょうはつ)して、目に見えない水蒸気にもどります。

オチュンが雲を見上げている。雲の左側ではしめった空気が冷えて水のつぶができ、右側では乾いた空気が混ざってつぶが消えていく
図4 同じ雲の中でも、場所によって、つぶができたり消えたりします。

雨のつぶになると、どうなる?

雲の中では、水のつぶどうしがぶつかって、くっつくことがあります。こうして大きくなったつぶは、空気の中を落ちる速さが上がります。つぶが空気の中を落ちる速さが、上向きの風の速さをこえると、雲の下へ落ちていきます。地面まで届けば雨です。[資料2・5]

オチュンが案内する三コマの図。水のつぶがぶつかり、くっついて大きくなり、雨として落ちる
図5 水のつぶがくっついて雨になる道すじ。寒い雲では、氷のつぶが育って雪になったり、落ちるとちゅうでとけて雨になったりすることもあります。[資料5]

空を見てたしかめよう

晴れた日に、太陽から離れたところにある小さな雲を一つえらびます。雲の形をノートにかいて、3分たったらもう一度かいてみましょう。雲はどちらへ動きましたか? はしがふくらんだところや、うすくなったところも、見つけてみてください。

オチュンの観察ノート。家と木を目印に、はじめと3分後の雲の位置と形を見くらべる
図6 観察ノートの例。建物や木もいっしょにかくと、雲が動いた向きを見つけやすくなります。

オチュンのクイズ

選択肢を押すと、答えと解説が出ます。

問題1 風のない空気の中で、小さな雲のつぶはどう動く?

正解! 重力で下へ引っぱられ、空気の抵抗を受けながらゆっくり落ちます。

正解は A.ゆっくり落ちる。 重力で下へ引っぱられ、空気の抵抗を受けながらゆっくり落ちます。

正解は A.ゆっくり落ちる。 重力で下へ引っぱられ、空気の抵抗を受けながらゆっくり落ちます。

問題2 雲がうすくなったとき、水のつぶは何にもどることがある?

正解は B.目に見えない水蒸気。 乾いた空気が混ざると、雲のつぶは蒸発して水蒸気にもどることがあります。

正解! 乾いた空気が混ざると、雲のつぶは蒸発して水蒸気にもどることがあります。

正解は B.目に見えない水蒸気。 乾いた空気が混ざると、雲のつぶは蒸発して水蒸気にもどることがあります。

問題3 空気が上がる速さと、つぶが空気の中を落ちる速さがほぼ同じ。地面から見ると、つぶはどう動く?

正解は C.ほぼ同じ高さにとどまる。 上向きの空気の動きと、つぶが落ちる動きがつり合うからです。

正解は C.ほぼ同じ高さにとどまる。 上向きの空気の動きと、つぶが落ちる動きがつり合うからです。

正解! 上向きの空気の動きと、つぶが落ちる動きがつり合うからです。

参考資料

  1. 仙台管区気象台「雲ができる仕組み」
  2. 気象庁監修『図解説 中小規模気象学』3-2節(95ページ)
  3. ウィスコンシン大学「雨粒はどれくらいの速さで落ちる?」(英語)
  4. 米国海洋大気庁「雲ができるしくみ」(英語)
  5. 気象庁 気象衛星センター「地上に達する降水の違い」
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この記事を書いた人

オチュン社長の付き人

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