雲が浮くのは上昇気流か

Question

雲は水の粒か氷。単位体積当たりの質量は、空気より水滴の方が大きいのになぜ空に浮
くのか？それは上昇気流のせいだと聞きます。水滴が小さければ、空気抵抗を受ける底部
の面積に対する水滴の質量は小さくてすむので、上昇気流でも十分に落下を阻止できると
の事です。
　しかし、空一面に雲という場合や、薄曇りや空全体がどんよりという場合もあります。こん
な時、それほど広範囲に上昇気流が発生しているとは思えないのですが、本当に上昇気
流で説明がつくのでしょうか？

kabo-cha · Accepted Answer

雲が上昇気流で保たれる、というよりは、上昇気流のあるところに雲ができます。
水蒸気が上昇気流で上方のより温度が低い場所に流されると、そこで水滴に変わるのです。

昼間は地面が熱せられることで陸域では広い範囲で上昇気流は生まれますから、広い範囲で雲が発生しやすくなります。
また、垂直の上昇気流だけでなく、前線などの関係で斜め上方への気流が生じると、そのぶん雲が生じる面積は広くなります。

むろん上昇気流だけで全てを説明できるわけではありませんが、だいたいは上昇気流で説明できます。

taka128256 · Answer

浮くのではなく、上空で発生するので上空にいるだけだと思います。
雲の発生は宇宙線が原因なので上空で発生します。

cozycube1 · Answer

大気中で雲ができるためには種々の段階を経ます。

雲は大気中の水蒸気が凝結して水滴、または昇華して氷晶となったものです。

水蒸気はいくら多く集まってもそれだけでは水滴にはなりにくいのですが、凝結核（水蒸気が集まれる小さい粒子）があると容易に凝結が起こり、水蒸気が多く集まってきて水滴が形成されます。

同様に0℃以下で水蒸気が多く集まっても氷晶はできませんが、氷晶核(氷晶の心)があると容易に昇華が行われ氷晶ができます。

雲の凝結核としては、海水のしぶきが乾燥してできた海塩の粒子や工場などから排出される微粒子や土壌物質などですが、これらは大気中に充分にあります。氷晶核として重要なものは鉱物質(黄砂、火山灰、粘土など)ですが、これらも10L当たり1個程度あります。

大気中の水蒸気が凝結、昇華し、雲粒や氷晶ができるためには、それぞれ飽和状態から過飽和状態を経ます。

大気が含むことのできる水蒸気の量は気温が高いほど多いのですが、水蒸気を含む大気が冷却されると、気温によって決まる飽和状態に達し、なお冷却されると余分な水蒸気を含む状態(過飽和状態)になります。この状態は不安定で、余分な水蒸気は簡単に凝結核や氷晶核の上に凝結や昇華を起こして水滴や氷晶となります。

この大気の冷却は大気の上昇によって起こるのがほとんどです。

(1)下層の暖かい空気の上に上層の冷たい空気がくると上下方向に不安定となって起こる対流上昇。

(2)山などの地形に気流がぶつかって起こる地形上昇。

(3)暖かい空気と冷たい空気が接触した前面にそって暖かい空気が昇ってゆくか、暖かい空気が冷たい空気の下にもぐりこむような前線付近の空気の上昇

などです。こうした場合、空気は断熱の上昇による変化、つまり断熱冷却を起こし、乾燥した空気では100mにつき1℃、湿った空気では約0.6℃気温は下がります。

このために水蒸気は飽和状態を経て過飽和状態になります。その過飽和の度合は飽和状態を100％とすると、1％以下ですが、それでも水蒸気は凝結核(または氷晶核)を心として容易に微水滴(または氷晶)を作り、雲ができるには充分です。

これが地面付近で、暖かい気塊と冷たい気塊の混合や、地面の放射冷却などで空気が冷えるときなどに発生したものが霧です。

雲の粒子が落下するときの速度は、落下の初めは次第に増加しますが、最終的には空気の抵抗とつりあい、一定の速度(終端落下速度)となります。

終端落下速度は、半径5μmで0.3cm/s、10μmで1.2cm/s、20μmで4.7cm/sです。さらに大きくなり、低空の雨雲となり、さらには雨になって行きます。

このように非常に落下速度が遅いので、なかなか落ちてこず、ごく軽い上昇気流でも容易に持ち上げられてしまいます。

また、水平方向の気流で簡単に流されても来ます。乾燥した広大な陸地の上ではなかなかですが、日本のように海に囲まれていると、海からの水蒸気で作られた海上の広い雲が、容易に日本上空に移動しても来ます。

このような、上昇気流と気温低下、そして水平方向の気流などで、海に囲まれた日本ではさまざまな雲が見られます。

雲が浮くのは上昇気流か

浮くのではなく、上空で発生するので上空にいるだけだと思います。

雲が上昇気流で保たれる、というよりは、上昇気流のあるところに雲ができます。

大気中で雲ができるためには種々の段階を経ます。

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