雲はどのように形成されますか?

濡れたタオルを掛けて、しばらくすると乾くのをご存知ですか？猫のために水がいっぱい入ったボウルを取っておきます。子猫がボウルの近くにいなくても、ボウルの水位が下がっています。なくなった水はどこに行ったと思いますか。ええと、それは蒸発しました。つまり、ボウルやタオルの中の液体の水の一部が、気体の形、つまり水蒸気に変化して大気中に漂ったことを意味します.同じ現象が、湖、海、湿地、川、プールなど、水が大気と接触する場所ならどこでも常に発生しています。

液体の水の分子が、太陽や他の水分子などの熱源から余分なエネルギーを受け取ると、それらは気体の形に変換されます。高エネルギーの分子は、気体の形で大気中に漂流します。水分子が液体から気体に変化する過程で、水分子は熱を吸収して大気中に運びます。そのため、水が残ります。

空気が保持できる水蒸気の量は、その重量、温度、およびその地域の大気圧によって異なります。その地域の大気圧または温度が高いほど、大気が保持できる水蒸気が多くなります。一定の体積の大気が保持できる最大量の水蒸気を保持している場合、それは飽和していると言われます。

では、空気の飽和部分が冷えると、または大気圧が低下するとどうなると思いますか?大気はもはやその水蒸気を保持できません。したがって、余分な水蒸気は液体または固体の形 (氷) に変換されます。水が気体の状態から液体の状態に変化するこのプロセスは、凝縮と呼ばれます。ガスが直接固体状態に変換される場合、このプロセスは堆積と呼ばれます。これら 2 つのプロセスは、雲の形成の基本です。

雲の形成の種類

今後の気象パターンは、雲の物理的な構造、色、大きさによって異なります。雲が見られる高度の 3 つのレベルに基づいて、雲の形成の種類は大きく 10 の異なるカテゴリに分類されます。以下にそれらを示します:

積乱雲と呼ばれる雲の形成の種類の 10 番目のものは、上層、中層、下層の大気にそびえています。

雲の形成に似た別の現象が環境で発生します。これは霧発生と呼ばれ、地表近くで発生します。霧は雲と混同しないでください。霧の組成は雲に似ていますが、まったく異なる一連のイベントの副産物であるためです。

雲形成の背後にある物理学

さまざまな雲の形成の背後にある物理学は、これらの雲の構造に基づく単純な気象分析よりもはるかに複雑です。クラウド物理学の背後にある概念には、次の 2 つの主要な側面があります。

クラウドスケール: 雲の進化は、雲の大きさ、雲を取り巻く環境、気温、ウィンド シアー、乱気流によって異なります。

マイクロスケール: 雲の表面から数センチメートル以内で発生する変化は、雲のスケールを決定するのに役立ちます。この小さな測定および観察スケールは、マイクロ スケールと呼ばれます。

雲ができるメカニズム

雲は極小の氷の結晶と水滴でできています。その重量は、大気中に浮くことができるほど軽量です。それらは、次のような大気中で発生するさまざまな種類の現象の結果として形成されます。

蒸発 :

地球の表面からの水滴は、温度上昇のために蒸発します。これらの蒸発した水滴は大気中を移動し、より高く上昇し続けます。高度が上がると、気温と気圧が下がります。この時点での水蒸気は気体状態を維持できません。したがって、それは水滴と氷の結晶に変わり、後で雲に変わります。

結露 :

水蒸気は、ほこりの粒子や花粉を運ぶことがあります。それらがより高く移動すると、水蒸気は水滴に変化し、凝縮核と呼ばれるこれらの粒子に落ち着きます。その後、それらの周りでさまざまな雲の形成が発生します。高地では風速が速いため、湿った空気が上空に押し上げられ、雲が形成されることがあります。これらの現象は風下側と風上側と呼ばれます。

気圧の低いところに風が吹いて逃げられなくなると、低気圧雲ができます。これにより、気温と気圧が低下し、中高度の雲が形成されます。

より高温の大量の空気が冷たい空気によってより高い高度に押し出されると、大気圧が急激に変化し、非常に大きく、雷雨を伴うさまざまな雲の形成を引き起こします。

雲形成実験

雲の形成過程をよりよく理解するために、プロセスを実証する実際の雲形成実験を行いましょう。水滴が気体状態に変化する様子も実験で確認できます。より高い高度での大気条件の変化に続いて、水滴が雲に変わることがあります。

必要な資料

• ドロッパー
• ガラス瓶をきれいにする
• 青い食用色素
• 水
• シェービングクリーム

手順

• グラスに 3/4 レベルまで温水を入れます。上部の水面にシェービングクリームを入れ、つばまで満たします。シェービング クリームの泡が落ち着いたら、次のステップに進みます。
• 別のボウルに食用色素と少量の水を混ぜます。スポイトを使って希釈した水を集め、シェービング クリームの泡の上にゆっくりと落とします。

結果

珍しい雲形成実験で、雲の形成過程を実証できるのはこのときです。水中の水蒸気が食用着色料で薄められると、シェービング フォームの底にある澄んだ水の表面に沈殿物が形成されます。

水蒸気の表面温度が上昇することで雲が発生することは、すでにわかっています。これにより、水の蒸発が起こり、水がより高いレベルに上昇し、凝縮して雲が形成されます。同様に、瓶の中の温水の温度が上昇し、これもある程度蒸発します。

水蒸気はより高く移動し、上のより冷たい大気と接触するため、粒子の削り屑に凝縮します。まれな雲の形成メカニズムは、フォームの下面の青みがかった色合いによって示されます。

観察

では、雲はどのように形成されるのでしょうか。雲は、大気中に浮遊する何百万もの小さな水滴の組み合わせとして形成されます。さらに、それらは赤外線放射を吸収してより大きな表面に再分配できる自然のバリケードを形成します。

結論

このブログを通じて希雲形成の基本的なメカニズムは理解できましたが、まだ知らないことがたくさんあります。雲の外側を覗いてみると、それが複雑であることがわかります。雲の世界と雲の形を理解するには、大気全体を完全に理解する必要があります。科学者たちは、Aqua、NASA の Terra、CALIPSO、Aura、CloudSat などの機器の助けを借りて、この理解を得ようと精力的に取り組んでいます。願わくば、将来的に雲についての知識を深めることができ、気候変動をよりよく理解できるようになることを願っています.

よくある質問

1.雲の色が黄色になることがあるのはなぜですか?

A) 雲が黄色っぽく見えることがあります。これは、地球の表面に汚染物質が存在するためであり、その大部分には、ゴミ捨て場の燃焼や森林火災による二酸化窒素の残留物が含まれています.

2.凝縮のプロセスはどのように促進されますか?

A) 凝縮のプロセスは、塩の結晶、ほこりの粒子、バクテリアなど、大気中に浮遊する小さな粒子によって促進されます。これは、これらの粒子が、水蒸気が液体または氷の結晶に変化した後に落ち着くための表面を提供するためです。これらの液滴が大量に蓄積すると、雲が形成されます。

3.クラウドはどのように重要ですか?

雲は、環境で発生する気候変動にとって重要です。さらに、それらは地球の放射線のバランスを取り、維持するために不可欠です。気候の変化や雲の強さによって、短波長放射と長波長放射に変動があります。雲の形成が科学のさまざまな分野でどのように主要なトピックであるかということは、地域が経験できる降雨の種類を決定する単純な構造よりもはるかに重要であることを意味します.