飛行機の大敵! 霧はどのようにしてできるのか

「霧のため、飛行機の出発が遅れています」

空港で、こんなお知らせを聞いたことはありませんか。窓の外は真っ白。いつもなら見える飛行機や、遠くの建物がかすんでいます。

この白いものの正体は、空気中に浮かぶ、とても小さな水のつぶです。空気が冷えることなどをきっかけに、目に見えない水蒸気が、水のつぶに変わってできるのです。

でも、どうして空港に霧ができるのでしょう。そして、小さな水のつぶが、どうして大きな飛行機を困らせるのでしょう。

オチュンといっしょに、霧のひみつを見にいきましょう。

目次

① 霧の材料は、見えない水蒸気

水たまりが、いつの間にか小さくなっていたことはありませんか。水は、気体の水蒸気(すいじょうき)になって、空気の中へ出ていきます。これを蒸発(じょうはつ)といいます。

水蒸気は透明で、目には見えません。白く見える霧は、すでに水蒸気から、小さな水のつぶに変わっています。

では、その変身はいつ起こるのでしょう。

同じ量の水蒸気でも、空気の温度が下がると、水のつぶに変わりやすくなります。 空気が十分に冷えると、水蒸気の一部が、空気中の小さなちりなどを足場にして、水のつぶになります。水蒸気が水のつぶに変わることを、凝結(ぎょうけつ)といいます。

目に見えない水蒸気が、空気の冷却によって小さな水のつぶに変わり、霧になる順番
図1 目に見えない水蒸気 → 空気が冷える → 小さな水のつぶ。水蒸気の点や水のつぶは、しくみを説明するために描いた記号・拡大図です。

冷たい飲み物のコップに、水滴(すいてき)がつくのも、まわりの空気が冷やされ、水蒸気が水に変わるためです。コップから水がしみ出したのではありません。

ただし、コップの表面につく水滴と、空中に浮かぶ霧では、水のつぶがある場所がちがいます。 地面の近くの空気中に、小さな水のつぶがたくさん浮かぶと、霧になります。

② 霧と雲は、どこがちがうの?

空に浮かぶ雲にも、小さな水のつぶでできたものがあります。地面に接しているのが霧、地面からはなれて空に浮かんでいるのが雲、と考えるとわかりやすいでしょう。

山の上で雲の中に入ると、自分のまわりは霧のように真っ白になります。同じ水のつぶの集まりでも、どこから見ているかで、見え方が変わるのですね。

上空の雲と地面に接した霧をくらべ、どちらにも小さな水のつぶがあることを示す図
図2 この図の雲と霧は、どちらも小さな水のつぶでできています。雲には、氷のつぶでできたものや、水と氷が混ざったものもあります。

一つひとつの水のつぶは、ほぼ透明です。でも、たくさん集まると、光をいろいろな向きへ散らすため、まわりが白く見え、遠くの景色が見えにくくなります。

「霧」と「もや」の分かれ目は?

気象観測では、小さな水のつぶで、水平方向に見通せる距離が1km未満になった状態を「霧」といいます。この見通せる距離を視程(してい)といいます。「もや」は、水のつぶや湿った小さな粒のために、見通しが1km以上、10km未満になった状態です。

ここからは、代表的な霧のでき方を5つ見てみましょう。

③ 霧の種類

晴れた夜にできる「放射霧」

秋の朝、田んぼや広場が、白い霧につつまれていることがあります。前の夜が晴れて、風が弱かったなら、放射霧(ほうしゃぎり)かもしれません。

地面は、目に見えない赤外線(せきがいせん)を出して、熱を外へ送っています。夜になって太陽からのあたためがなくなると、地面は冷えていきます。このような冷え方が放射冷却(ほうしゃれいきゃく)です。

冷えた地面に接する空気も冷やされます。水蒸気が十分にあれば、水のつぶができ、地面の近くに霧が広がります。

晴れて風が弱い夜に地面が熱を失い、地面の近くの空気が冷えて放射霧ができる図
図3 地面が冷える → 地面に近い空気が冷える → 霧ができる。熱の矢印は模式図で、空気から地面に届く赤外線などは省略しています。

放射霧のポイントは、晴れ・弱い風・水蒸気です。晴れた夜は雲が多い夜より地面が冷えやすく、風が弱いと、地面の近くの冷たい空気が、上の暖かい空気と混ざりにくくなります。

ただ寒いだけでは、霧ができるとはかぎりません。材料になる水蒸気も必要なのです。

暖かい空気が冷たい海へ。「移流霧」

こんどは、海の上を想像してみましょう。

暖かく湿った空気が、冷たい海の上へ流れてくると、海面に近い空気が冷やされます。十分に冷えると、水蒸気が水のつぶになり、霧ができます。これが移流霧(いりゅうぎり)です。「移流」は、空気が流れて移動することです。

暖かく湿った空気が冷たい海の上を流れるうちに冷え、できた移流霧が海岸へ流れこむ図
図4 この例では、海より暖かい空気が冷たい海の上を流れ、冷やされて霧になります。冷たい地面の上でも、同じようなしくみでできます。

海でできた霧が、風で陸へ流れこむこともあります。海岸にある空港が、その霧につつまれる場合もあります。

放射霧とちがい、移流霧は昼間にもでき、風があるときにも広がります。 「朝ではないし、風もあるから霧は出ない」とは、いえないのですね。

川からほわほわ。「蒸気霧」

寒い朝、川や湖から、白い湯気のようなものが立ちのぼることがあります。

水面が、上にある空気より暖かいと、水面から蒸発した水蒸気をふくむ空気が、まわりの冷たい空気と混ざります。そのとき、十分に冷えて水のつぶができると、蒸気霧(じょうきぎり)になります。蒸発霧(じょうはつぎり)ともいいます。

周囲の空気より暖かい川から水が蒸発し、冷たい空気と混ざって蒸気霧になる図
図5 水が蒸発 → 水蒸気をふくむ空気が冷たい空気と混ざる → 小さな水のつぶになる。「暖かい水」とは、まわりの空気とくらべて暖かいという意味で、熱いお湯とはかぎりません。

名前に「蒸気」とついていても、白く見えている部分は、水蒸気そのものではなく、小さな水のつぶです。

前線の近くでできる「前線霧」

暖かい空気と冷たい空気の境目を前線(ぜんせん)といいます。前線の近くでできる霧のひとつが、前線霧(ぜんせんぎり)です。

たとえば、暖かい雨が下にある冷たい空気の中を落ちると、雨の一部が蒸発して水蒸気になります。水蒸気が増えて空気が十分に湿ると、小さな水のつぶができ、霧になることがあります。

雨のつぶがそのまま霧になるのではなく、蒸発した水が、もう一度小さな水のつぶになるのですね。

暖かい雨が冷たい空気中で蒸発し、地面の近くに前線霧ができる模式図
図6 雨の一部が蒸発して冷たい空気が十分に湿ると、地面の近くに霧ができることがあります。矢印は蒸発を表す記号です。

山の斜面でできる「滑昇霧」

湿った空気が風に流され、山の斜面にそって上へとのぼることがあります。上空では空気を押す力が弱くなるため、のぼった空気はふくらんで冷えます。

空気が十分に冷えると、水蒸気の一部が小さな水のつぶになり、霧ができます。これを滑昇霧(かっしょうぎり)といいます。斜面を上昇する空気によってできる霧です。

湿った空気が山の斜面を上って冷え、滑昇霧ができる模式図
図7 湿った空気が斜面を上ってふくらみ、冷えることで霧ができます。矢印の中の丸は説明のための記号です。

ここまでの5つを、くらべてみましょう。

表は横にスクロールできます。

霧の名前何がきっかけ?注目する場所
放射霧夜に地面が冷え、近くの空気も冷える晴れて風が弱い夜の地面
移流霧暖かく湿った空気が、冷たい海や地面の上を流れる冷たい海や地面と、その上の空気
蒸気霧水面から加わる水蒸気と、まわりの冷たい空気が混ざる空気より暖かい川や湖など
前線霧雨が蒸発し、冷たい空気が十分に湿る前線の近くの冷たい空気
滑昇霧湿った空気が山の斜面を上り、ふくらんで冷える山の斜面

霧には、ほかのでき方もあります。また、実際の霧は、いくつかのしくみが重なってできることもあります。

④ 霧は、なぜ飛行機の大敵なの?

いちばんの問題は、滑走路(かっそうろ)や目印が見えにくくなることです。滑走路は、飛行機が離陸するときや、着陸するときに使う長い道です。

パイロットは、飛行機の計器や地上からの情報を使いながら、安全を確かめます。とくに地面の近くでは、滑走路の位置や灯りなどを、必要な条件に合わせて確かめなければなりません。

同じ滑走路を、よく見えるときと濃い霧で遠くの灯りや中心線が見えにくいときでくらべた図
図8 同じ場所でも、霧が濃くなると遠くの目印がかすみます。実際に離着陸できる条件は、空港の設備や飛行機などによってちがいます。

空港では、滑走路の灯りなどが、どのくらい先まで見えるかも調べています。これを滑走路視距離(かっそうろしきょり)といいます。

着陸を助ける装置もあります。たとえばILS(アイエルエス)は、地上からの電波で、滑走路へ向かう道すじを飛行機に知らせるしくみです。設備などの条件がそろえば、見通しが悪いときの着陸を助けられます。

それでも、安全に離着陸するための条件を満たせなければ、出発を待ったり、着陸をやり直したり、別の空港へ向かったりします。霧による遅れは、空の安全を守るための判断でもあるのです。

オチュン
小さな水のつぶが、大きな飛行機を待たせるんだね。安全に飛ぶためには、見通しがとても大切なんだ!

⑤ 朝の霧は、なぜ消えるの?

朝は真っ白だったのに、日が高くなると、いつの間にか景色が見えてくることがあります。

放射霧の場合は、日ざしで地面が暖まり、近くの空気も暖まると、霧の水のつぶが蒸発して、目に見えない水蒸気へ戻ることがあります。水がなくなったのではなく、見えない姿に変わったのですね。

朝の放射霧が、日ざしで地面や空気が暖まると薄くなり、水のつぶが水蒸気へ戻る例
図9 日ざしで放射霧が薄くなる一例です。水蒸気の点は説明のための記号で、実際には目に見えません。

ただし、どの霧も、朝日が出ればすぐに消えるわけではありません。 霧が厚かったり、冷たい海の上へ湿った空気が流れこみ続けたりすると、長く残ることもあります。

⑥ 窓からできる、霧のミニ観察

霧の朝に出会ったら、まずは家の窓から、安全に観察してみましょう。

  1. どこが見えなくなった? いつも見える木や建物とくらべてみましょう。
  2. 前の夜はどんな天気? 晴れていましたか。風は弱かったですか。地面はぬれていましたか。
  3. 時間がたつとどうなる? 日が差したあと、見える景色が変わるか、同じ場所から見てみましょう。

川の近くに霧が見えても、でき方は一つとはかぎりません。見た場所だけで決めつけず、前の夜の天気や、空気と水の温度のちがいも、手がかりにしてみましょう。

霧の日は、車からも人が見えにくくなります。観察のために道路へ出たり、川岸や空港の立ち入り禁止の場所へ近づいたりせず、安全な場所から楽しんでください。

⑦ オチュンと確認! 霧の復習クイズ5問

選択肢をクリックすると、正解と解説がその場に表示されるよ。何度でも選び直せます。

第1問 白く見える霧の正体は?

正解を確かめよう。 答えは②です。 水蒸気は目に見えません。白く見える霧は、水蒸気が水のつぶに変わって、空中にたくさん浮かんでいるものです。

正解! 答えは②です。 水蒸気は目に見えません。白く見える霧は、水蒸気が水のつぶに変わって、空中にたくさん浮かんでいるものです。

正解を確かめよう。 答えは②です。 水蒸気は目に見えません。白く見える霧は、水蒸気が水のつぶに変わって、空中にたくさん浮かんでいるものです。

第2問 放射霧ができやすいのは、どんな夜?

正解! 答えは①です。 晴れた夜は地面が熱を失って冷えやすくなります。風が弱いと、地面の近くの冷たい空気が上の暖かい空気と混ざりにくく、水蒸気が十分にあれば霧ができます。

正解を確かめよう。 答えは①です。 晴れた夜は地面が熱を失って冷えやすくなります。風が弱いと、地面の近くの冷たい空気が上の暖かい空気と混ざりにくく、水蒸気が十分にあれば霧ができます。

正解を確かめよう。 答えは①です。 晴れた夜は地面が熱を失って冷えやすくなります。風が弱いと、地面の近くの冷たい空気が上の暖かい空気と混ざりにくく、水蒸気が十分にあれば霧ができます。

第3問 暖かく湿った空気が、冷たい海の上で冷えてできる霧は?

正解を確かめよう。 答えは②です。 移流霧は、暖かく湿った空気が、冷たい海や地面の上へ流れてきて冷やされることでできます。昼間や風があるときにも、できることがあります。

正解! 答えは②です。 移流霧は、暖かく湿った空気が、冷たい海や地面の上へ流れてきて冷やされることでできます。昼間や風があるときにも、できることがあります。

正解を確かめよう。 答えは②です。 移流霧は、暖かく湿った空気が、冷たい海や地面の上へ流れてきて冷やされることでできます。昼間や風があるときにも、できることがあります。

第4問 蒸気霧は、どのようにしてできるの?

正解を確かめよう。 答えは③です。 水面から蒸発した水蒸気をふくむ空気が、まわりの冷たい空気と混ざり、十分に冷えると小さな水のつぶになります。白く見える部分は、水蒸気そのものではありません。

正解を確かめよう。 答えは③です。 水面から蒸発した水蒸気をふくむ空気が、まわりの冷たい空気と混ざり、十分に冷えると小さな水のつぶになります。白く見える部分は、水蒸気そのものではありません。

正解! 答えは③です。 水面から蒸発した水蒸気をふくむ空気が、まわりの冷たい空気と混ざり、十分に冷えると小さな水のつぶになります。白く見える部分は、水蒸気そのものではありません。

第5問 霧が濃いと、飛行機はなぜ困るの?

正解! 答えは①です。 小さな水のつぶが光を散らすため、遠くの目印が見えにくくなります。空港では見通しなどを調べ、安全に離着陸できる条件を確かめています。

正解を確かめよう。 答えは①です。 小さな水のつぶが光を散らすため、遠くの目印が見えにくくなります。空港では見通しなどを調べ、安全に離着陸できる条件を確かめています。

正解を確かめよう。 答えは①です。 小さな水のつぶが光を散らすため、遠くの目印が見えにくくなります。空港では見通しなどを調べ、安全に離着陸できる条件を確かめています。

霧を見かけたら、「白いものがある」で終わらず、「水蒸気が、どこで、どうやって水のつぶになったのかな」と考えてみてください。いつもの朝の景色が、小さな気象の教室になります。

出典と参考資料

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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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