メテオロロジー2

雨雲･飛行機雲などの話

雨はどのようにして降ってくるのか

雨が好きか嫌いか。人によってずいぶんと異なろう。ロマンチック
な気分にひたれるからと雨の日を楽しむ人がいる。仕事のエリアが
ほとんど外だという人に雨は嫌われるはずである。が、雨が好きな
人も嫌いな人も、たいがいは｢寒い日に雨が雪に変わる｣と思ってい
る。しかしそうではない。むしろ雨は雪の変化した姿なのだ。

雲の中にできた雪がその重さに耐え切れなくなって落ちながら融け
て雨粒となる。その逆ではない。これが雨の姿なのだ。だから地上
が氷点下でなくても雪は降ってくる。もし雨が地表に落ちる間に雪
になるのだとすれば、地表は氷点下でなければならないはずだ。ふ
つう、地上気温が４℃を下回ると雪としてそのままの姿で降ってく
る。途中で融けて雨になることのない温度の境目である

低い雲と高い雲による雨の違い

雲は対流圏にできた水滴の塊である。半径約0.01mm前後の小さな水
滴で構成されている。ところが雲の中の水滴は氷点下のかなり低い
温度になっても凍ることがない。これを過冷却の状態という。この
状態の水滴が氷粒に成長するためには、氷晶核と呼ばれる微粒子が
必要となる。中国大陸から来る｢黄砂｣や｢火山灰｣などの微粒子はそ
の有力な候補である。

しかし一般に、大気中の氷晶核は極めて少なく過冷却の雲はたくさ
んの氷粒を一度に作ることがむずかしい。そうした過冷却の雲は対
流圏の低い層にできるものである。だからどんよりとした低空の雲
からは、しとしととしか雨が降らないことが多いのだ。

また人工降雨は、こうした過冷却の雲に沃化銀などの微粒子を撒い
き、これを氷晶核として雨を降らせようとするものだ。沃化銀とは
化学式がAglで､沃素と銀の化合物である。臭化銀と混合させて写真
の感光材に用いられることもある。

これに対して地上１万m付近の高層では､気温が極めて低い。過冷却
の雲も氷点下40℃ともなれば氷晶核なしで凍ってしまう。夏の入道
雲からはどしゃ降りの雨が降るが、これは高層でできた氷晶核なし
の氷粒が、それをもとに雲の中で大きな雪片や霰などを形成し、そ
れが地上に向かって落ちながら大きな雨粒になるためである。

飛行機雲は雨を降らせるか

青空に一条の糸を引くように飛行機雲ができる。飛行機雲は一般に
高い空における清浄な空気中の過飽和水蒸気が、飛行機エンジンか
ら吐き出される微粒子を核として凝結する現象だ。過飽和水蒸気と
は、蒸気が空中に溶けめるはずの量よりさらに溶け込んだ不安定な
状態水蒸気で、小さな刺激でもすぐ水滴となる。

高層中の低温でできた水蒸気はすぐに雪の結晶として成長する。だ
から、飛行機雲の氷粒が周囲の湿った空気の中で成長したり、また
は拡散したりしながら、絹雲のように成長する姿も見られる。この
絹雲もまた、空が見せる美しい姿のひとつだ。

そして絹雲の氷粒が、低空の過冷却雲まで降って届いた時、それは
まれに人工降雨で使った沃化銀のような働きをすることもある。す
ると低空の過冷却雲は、まるで積乱雲の中のような姿を見せる。そ
れは、積乱雲の中の氷晶核を持たずに凍った水蒸気が周囲の過冷却
状態にある水蒸気を集めて大粒の雪に変わっていく姿だ。飛行機雲
でできた氷粒が、下層にある過冷却雲に影響を与えて、雨を降らせ
ることも、時としてあるのだ。飛行機雨とでも呼ぼうか。

[3]へ続く