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~世界に理科のワクワクを届けたい先生のブログ~

空に雲はどうしてできるの?

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春満開!私の住んでいる町も、以前と比べてめっきり暖かくなってきました。

桜も綺麗に咲いて、公園に行くとお花見を楽しむ親子連れで賑わっています^^

 

お花見もいいですが、こんな暖かい日は、私は原っぱに横になって、ゆっくり雲を眺めたくなります。

(い、一緒にお花見する人がいないとかじゃくぁwせdrftgyふじこlp)

 

 

・・・雲っていいですよね。

一つとして同じ形がなくて、それがふわふわ漂って、とても自由な感じがします。

見てるだけで癒される。

 

「ねえ、雲はなにでできているの?」

 

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すぐ近くで、子どもがお父さんに聞いています。

 

「雲はねえ、水でできているんだよ。」

 

「え?水?水なら地面にもあるよね・・・?どうしてお空にしかできないの?」

 

 

・・・ほおおお、実にいい質問。理科教師の血がさわぐじゃありませんか。

 

 

そんなわけで、本日は、

 

「空にどうして雲ができるのか?」

 

これを理科の知識を使って、考えていきたいと思います。

 

 

 

 

さて、まず「雲は水でできている」という話でしたね。

 

では、その水はいったいどこから来たのでしょうか?

 

 

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こんな現象を見たことはありませんか?

 

飲み物を飲むとき、冷やそうと思って氷を入れてからしばらく経って見てみると、コップの表面にたくさんの水滴がついていた。 

 

これ、実は、コップの中からしみ出したのではなく、空気中の「水蒸気」が、冷たいコップの表面で冷やされて水になったものなのです。

 

水蒸気は、液体の水が、蒸発して気体になったもののこと。

気体なので、目には見えませんが、私たちが吸っている空気にも含まれています。

 

 

水蒸気は、空気中に含むことができる量が決まっています。

 

この量を、「飽和(ほうわ)水蒸気量」といいます。

 

・・・うーん、ちょっと難しい言葉ですね。

簡単に言うと、”空気というバスに乗れる水蒸気の定員”みたいなものです。

 

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この空気というバスは、なんと温度によって定員が変化します。

 

温度が高くなればなるほど、定員が多くなり、

温度が低くなればなるほど、定員が少なくなるのです。

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定員が少なくなってしまうと、定員オーバーで乗り切れなくなる水蒸気が出てきます。

 

この時、乗り切れなくて、追い出されてしまった水蒸気が、液体の水になるのです。

 

 

コップの表面だけでなく、気温が低い日の窓ガラスにいっぱい水滴がついているのも、

部屋の中の空気が窓ガラスに冷やされて、含み切れなくなった水蒸気が水滴になったものなのですね。

 

 

雲も、そうやって空気中の目に見えない水蒸気が、上空で冷やされて、水滴になったものが集まってできているのです。

 

なるほど。水滴なら、目に見えます。それが集まったものが雲になる・・・。

 

 

 

 

 ・・・あれ?でもちょっと待ってください。

 

 「どうしてお空にしかできないの?」

 

 

この疑問は、まだ解決していませんね。

 

では、こんな実験をしてみましょう。

 

炭酸飲料の気が抜けないように、空気を入れて抑え込む「炭酸キーパー」という商品があります。 

あおぞら タンサンフレッシュ

あおぞら タンサンフレッシュ

 

これを、ペットボトルにつけて、温かい水を入れるだけで準備完了。

 

あとは、空気をパンパンに詰め込んで、フタを一気に開けると・・・

 

「バシュッ!!」

 

と、大きな音とともに、動画のように雲ができあがります。

 

上手くいかないときは、温水の代わりにエタノールを使うと作りやすくなります。

(動画も実はエタノールを使っています。)

無水エタノールP 500ml

無水エタノールP 500ml

 

 

余談ですが、私かきみんが授業で生徒にこの実験を披露するときは、

 

 

かきみん「フッ、先生はな、雲を作れるんだぞ(キリッ」

 

いつも若干イキってから披露しています^^;

 

(°□°)←生徒にはこんな顔をされますが、雲をつくると・・・

 

ΣΣ(°Д°;)

面白いようにこんな反応になるので、そのギャップが見ていてかわいいです^^

 

もっともその後、私の真似をして「フッ・・・」とやり始めるので、やめてー(*△*)ということになるのですが・・・。

 

 

 

・・・それはさておき。なぜ、この実験で雲ができたのでしょうか?

 

 

そこには、空気の圧力(=気圧)の変化が関係しています。

 

 

最初、ペットボトルを空気でパンパンにしましたね。

 

このとき、ペットボトルの中の気圧は高くなっているのですが、同時に温度も高くなっています。

 

例えるなら、私たち(空気)が、狭い教室(ペットボトル)にぎゅうぎゅう詰めに閉じ込められたような感じでしょうか。

・・・ずいぶん暑苦しそうですよね。

 

そこで、休み時間のチャイムが鳴ります。

するとみんな暑苦しい教室から、一斉に出て行きますよね。

 

みんなが一斉に出ていって、誰もいなくなった教室。

窓も開いて、一気に涼しく感じられます。

 

 

これと似たようなことが、炭酸キーパーのフタを開けたときにも起こるのです。

 

 

気圧が低下すると、温度も下がります。

実際に、フタを開けた後のペットボトルを触ってみると、冷たく感じるはずです。

 

 

自然界で、気圧が低い場所といえば、どこでしょうか?

 

・・・・・そう、上空です。

 

 

富士山の上には、いつも雪が積もっていますよね。

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あれは、山頂に近づくほど、気圧が低くなり、同時に温度も低くなるからなのです。

 

 

地上の空気が気流によって上昇すると、気圧が低くなるので、温度が下がります。

温度が下がると、飽和(ほうわ)水蒸気量も小さくなり、定員オーバーの水蒸気が、水滴に変わって集まったものが雲になるのですね。

 

 

以上、できるだけわかりやすく、実験を交えながら、雲ができるしくみを説明してみました。

 

<まとめ>

・雲は水滴が集まってできている。

・空気中が水蒸気を含むことができる量は決まっていて、その量を「飽和(ほうわ)水蒸気量」と呼ぶ。

飽和水蒸気量は、温度が低くなると、小さくなる。そのため、含み切れなくなった水蒸気が液体の水に戻る。

・上空は、気圧が低い。気圧が低いと温度も下がるため、含み切れなくなった水蒸気が水となり、それが集まって雲になる。

 

※朝方に出現する霧なども、温度低下によって同じ仕組みで発生します。

 

 

次に雲を見上げる時は、しくみを考えながら眺めてみると、面白いかもしれませんね^^