皆さんこんにちは！気象予報士のyoshi.です。
空に浮かぶ雲を見ると、ふわふわしていて、とても軽そうに見えますよね。
綿あめみたい、やわらかそうと感じる人も多いのではないでしょうか。
でも、ここでふと疑問が。
あの雲は、いったいどれくらいの重さがあるんだろう？
見た目は軽そうなのに、実は雲にはしっかり重さがあります。
しかも、私たちが想像するよりずっと重いことも珍しくありません。
だとすると、「そんなに重いなら、なぜ空から落ちてこないの？」、「雲って何でできているの？」、「雨雲は普通の雲より重いの？」といろんな疑問が頭にうかぶことでしょう。
この記事では、そんな疑問に答えながら、雲を見るのが少し楽しくなる気象の豆知識を、気象初心者にも超わかりやすく解説していきます。
空を見上げるのがちょっと面白くなるテーマなので、ぜひ最後まで読んでみてくださいね。
雲の重さはどれくらい？
結論からいうと、雲にはしっかり重さがあります。
たとえば、空に浮かぶ代表的な雲のひとつであるこの積雲。
1つどれくらいの重さがあると思いますか？
・・・・。
実は、この雲1つで数十～数百トンです。
「えっ、数百トン？」
象が一頭で約1トンなので、この雲は象100頭分。
100頭が空に浮いてるってすごくない！？
と驚くかもしれませんが、これは決して大げさではありません。
雲は、水蒸気そのものではなく、小さな水滴や氷の粒の集まりです。
つまり、見た目はふわふわでも、中身は水。
水でできている以上、当然そこには重さがあるんですね。
雲は何でできているの？
雲の正体は、空気中の水蒸気が冷やされてできた小さな水滴や氷の粒です。
やかんの湯気を思い浮かべるとイメージしやすいかもしれません。
水蒸気そのものは目に見えませんが、冷やされると細かい水滴になって白く見えるようになります。
雲もこれと似た仕組みです。
地面付近の空気が上昇すると、上空で気圧が下がるため空気が膨張し、温度が下がります。
すると空気中に含みきれなくなった水蒸気が、小さな水滴や氷の粒になって雲が発生。
つまり雲とは、とても小さな水の粒がたくさん集まったものになります。
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雲の重さをざっくり計算すると？
先ほど雲一つで数十～数百トンあるといいましたが本当にそんな重さがあるのでしょうか。
では、積雲を例に実際の雲の重さを計算してみることにしましょう。
雲の中には、1立方メートルあたりおよそ0.5ｇ程度の液体の水が含まれているといわれています。
0.5ｇというのは数字だけ見るとかなり少なく感じますが、雲はとても大きい存在です。
たとえば、幅 1km、奥行き 1km、高さ 1kmの立方体の雲ではどうでしょう。
この雲の体積は10億立方メートル 。
ここに1立方メートルあたり0.5グラムの水が入っているとすると、
0.5グラム × 10億＝ 5億グラム＝ 50万kg＝ 約500トンになります。
ほらね？
地上から見ると小さい雲でも実際の大きさはこれくらいあることもしばしば。
つまり、見上げた空に浮かぶふつうの雲でも、数百トン級の重さを持っていることがあるんです。
そんなに重いのに、なぜ雲は落ちてこないの？
ここが多くの人が不思議に思うポイントですよね。
私も疑問に思っていたことありますし、最近子供にも質問されましたよ。
普通に考えて数百トンもあるなら、すぐ落ちてきそう。
もし、象100頭ならすぐ落ちてきます。
でも雲が落ちてこないのは、雲をつくる水滴1つ1つがとても小さいからなんです。
雲の粒はとても細かく、直径はおよそ0.01mm〜0.02mm程度。
このくらい小さいと、重さで落ちようとしても、空気の抵抗を強く受けます。
さらに、上昇気流があると、落ちるよりも浮かび続けやすくなります。
たとえるなら、砂利はすぐ落ちても、ほこりはなかなか落ちにくいですよね。
雲の粒もそれに近く、1粒1粒があまりにも小さいため、すぐには落ちないのです。
つまり、雲全体としては重くても、重い大きなかたまりが浮いているのではなく、非常に小さな粒が広い範囲に散らばって空中に漂っている状態と考えるとわかりやすいのではないでしょうか。
雨はどうして落ちてくるの？
雲の粒は小さいので簡単には落ちません。
では、雨はなぜ地上まで落ちてくるのでしょうか。
それは、雲の中で水滴どうしがぶつかって、だんだん大きく成長するからです。
大きさでいえば直径2mm～4mm程。
雲粒にくらべるとかなり大きいですよね。
約100倍以上は大きくなりました。
水滴が大きくなると、重くなる、空気の抵抗に負けにくくなる、上昇気流でも支えきれなくなるため、地上に向かって落ちてきます。
これが雨。
つまり、小さい粒のままなら雲、大きく育つと雨というイメージになります。
雨雲は普通の雲より重い？
一般に雨雲のほうが普通の雲より多くの水を含んでいるため、より重いと考えられます。
特に積乱雲のような発達した雨雲は、雲の厚みが大きいく水滴や氷の粒が多い、強い上昇気流で雲が大きく育つといった特徴があります。
そのため、空に見えている雲の中でも、白くてふわっとした小さな雲と、真っ黒でモクモク発達した雨雲では、含んでいる水の量が大きく違います。
黒っぽい雨雲が近づいてくると重たそうと感じることがありますが、あながち間違いではありません。
雲は軽いのか、重いのか？
ここまで雲の重さについて紹介してきましたが、結局雲は軽いのでしょうか、それとも重いのでしょうか。
これは面白い問いですよね。
結論としては、雲全体として見れば重い、でも1粒1粒はとても小さく軽い。
となります。
見た目はふわふわしていて軽そうなのに、全体で集まると大きな重さに。
これは、綿毛が1本なら軽いのに、大量に集まるとかさが大きくなるのと少し似ています。
雲は巨大な水のかたまりというより、小さな水滴が広い空間に薄く分布している存在と考えるとわかりやすいです。
空に浮かぶ雲を見る目が変わる豆知識
雲の重さを知ると、普段の空の見え方も少し変わってきます。
たとえば、のんびり浮かぶ白い雲を見ても、その中には実は大量の小さな水滴が含まれているかもしれません。
また、夏の入道雲を見るときも、「あの中には大量の水や氷の粒があって、やがて激しい雨になることもあるんだな」と考えると、ただの景色ではなく、空の中で起きている現象として見えてきます。
気象の面白さは、何気ない空にも理由や仕組みがあることです。
「雲の重さは？」という素朴な疑問は、雲のでき方、雨の仕組み、上昇気流、積乱雲など、さまざまな気象の基本につながっています。
まとめ
雲はふわふわして軽そうに見えますが、実は小さな水滴や氷の粒が大量に集まったものです。
そのため、雲全体として見ると数百トン級の重さになることもあります。
それでも雲が空に浮かんでいられるのは、水滴1つ1つがとても小さいこと空気の抵抗を強く受けること上昇気流に支えられるから。
そして、水滴が大きく育つと、雲ではいられなくなって雨として落ちてきます。
何気なく見上げている雲にも、しっかりとした物理の仕組みがあるんですね。
空に浮かぶ白い雲って、実はとても重いんだと知るだけで、いつもの景色が少し違って見えてくるのではないでしょうか。
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