雲はなぜ浮いているのか?夏休みの自由研究編

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photo by digital cat 

 

こんにちは パパQです

中国の旅も終え、日本に帰ってくる飛行機の中

日本に帰ったら、何をしないといけないのか考えていたらですね、

案の定・・眠くなってしまいまして

中国の瀋陽から上海で乗り換えて、日本に行くと、1日中移動で終わります。

まど際の席になったので、ふと外をみたんですよね

雲があるな〜

そのときなんで雲って空に浮いているんだろ

と素朴が疑問が浮かんできまして

最初ね、空気より軽いからじゃないかなと思ったんですね

ちょっとまてよ 宇宙には空気はないけど、雲よりも高い山がありますよね

そうだとすると空気がないことになるから・・・

空気ってなにでできているのでしょうか?

ということで、夏休みの自由研究を思い出して調べてみました。

 

雲はなぜ浮いているのか?

この疑問を調べるため、他の疑問も浮かんできました。

  • 雲はなにからできているのか?
  • 空気はどんな成分?
  • 水蒸気を含んだ空気の温度が下がると、どうして雲ができるのか?

  • 雲は気体ではない?

  • なぜ雲は浮いているの?

雲はなにからできているのか?

子供にもわかりやすいサイトを参考にしています。

雲は、大気中の水蒸気が凝結して、とても小さなこおりの結晶や、水のつぶになり、それがあつまっ て空中にうかんでいるものです。

雲とはなにかより

水も氷も下に落ちますが、水蒸気になると見えなくなります。

水のつぶや、こおりの結晶がたくさん発生することがあります。それが雲やきりになって、わたしたちの目にうつっているのです。
一度発生した雲のつぶは、雨になったり雪になったりして地上に降ったり、風に流さ
れている間にもとの水蒸気にもどったりします。

 雲とはなにかより

水のつぶや、こおりの結晶が雲になる。

雲は、水蒸気を含む空気が上昇し冷やされることによってできます。大気中では、上空ほど気圧が低くなるため、上昇した空気は膨張します。理由ははっきり示しませんが、膨張すると温度が下がります。空気が上昇するパターンには次のようなものがあります。

  • 太陽の熱で暖められて、空気が軽くなるために上昇する(図1-A)。
  • 冷たい空気と暖かい空気がぶつかり、暖かい空気が上昇する(図1-B)。
  • 低気圧に向かって空気が流れ込み、上昇気流が起こる(図1-C)。
  • 風の影響で、空気が山の斜面を昇る(図1-D)。
  • 上空へ寒気が流入し、大気の状態が不安定となり上昇気流が発生する。
雲のできる仕組みより

空気はどんな成分があるの

空気(くうき、: air)とは、地球大気圏の最下層を構成している気体で、人類が暮らしている中で身の回りにあるものをいう[1]

一般に空気は、無色透明で、複数の気体の混合物からなり、その組成は約8割が窒素、約2割が酸素でほぼ一定である。また水蒸気が含まれるがその濃度は場所により大きく異なる。工学など空気を利用・研究する分野では、水蒸気を除いた乾燥空気(かんそうくうき, dry air)と水蒸気を含めた湿潤空気(しつじゅんくうき, wet air)を使い分ける。

空気 - Wikipedia

水蒸気がもともと含まれていて、水蒸気の濃度は場所によって異なる。

水蒸気を含んだ空気の温度が下がると、どうして雲ができるのか?

一定量の空気中に存在できる水蒸気量には限界があります。その存在できる最大の水蒸気量を飽和水蒸気量といい、この状態を飽和といいます。飽和水蒸気量は温度が下がるほど少なくなります。「飽和」していない空気でも温度が下がっていくと、その空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量に近づき、ついには等しくなります。

雲のできる仕組みより

飽和水蒸気という一定の量があるんですね。

水蒸気量がこの限界を超えると、水蒸気は気体でいられなくなり、水滴になる。これを「液化」または「凝結」といい、そのときの温度を「露点」といいます。
水蒸気は気体なので見えないが、水滴は液体なので見えるようになります。

気体である水蒸気から液体である水の粒(雲)への変化(図2)には、空気中にある海水のしぶきからできた塩の小さな粒や火山の噴煙及び工場からの煤煙などの雲のタネ(核)が必要です。これに水蒸気が付着し、次第に大きくなって水の粒となり、雲が出来るというわけです。

雲のできる仕組みより 

 海水でできた塩の粒が水蒸気に付着して、大きな水の粒となり、雲ができた。

雲は気体ではない?

雲は水蒸気が凝結してできた雲粒(うんりゅう,くもつぶ)の集まりです.雲粒の元の水蒸気は水が蒸発してできた気体です.その気体が凝結して(蒸発の逆の現象,冷たいグラスに水滴がつく時)できた雲粒は液体です

そして雲粒が成長または合体して大きくなって地上に落ちてくるのが雨滴です.そういうわけで雲は液体ということになります.ただし,高さ10000メートルくらいにある巻雲(すじ雲)の雲粒は氷でできているので,固体ということになります.

気象学超入門より

なぜ雲は浮いているのか?

panasonic.co.jp

海や地面から水が蒸発(じょうはつ)すると、水蒸気(すいじょうき)となって空気にとけこむ。この空気が上空へのぼり、冷やされると、水のつぶとなって雲になるんだ。

なぜ空気は上昇するのか?

これもむずかしいですね

ぜひ詳しい方、子供でもわかるように説明してほしいです。

ではでは