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雨はどんなしくみで降るの?

雨はどんなしくみで降るの?

こたえ:雲の中の水てきや氷のつぶが大きくなって落下し、雨として降ってきます。

ふわふわと空にうかぶ雲は、「雲つぶ」とよばれる水てきや、「氷晶」とよばれる氷の結晶でできています(関連記事「雲は何からどうやってできるの」。これらが大きく・重くなって空から落ちてきたものが、雨や雪なのです。

まず、海や地面から蒸発した水分が上へ向かう大気の流れ「上昇気流」に乗って温度の低い場所までたどり着くと、上空の冷たい空気に冷やされて雲つぶができます。地球上では、あらゆる場所で上昇気流が発生していて、雲つぶが集まってできた雲は、上昇気流に吹き上げられて空にうかんでいます。

雲の中では、雲つぶが上昇気流によって上へと向かい、周りの水蒸気を取りこみながら成長していきます1。はじめ、雲つぶの半径は0.0010.01mm(髪の毛の太さの約1/5)ですが、上昇するにつれて大きく・重くなり、やがて半径0.1mmくらいになります。すると、上昇気流では雲つぶを支えられなくなり、こんどは雲から地上へ向かって落下を始めるのです。雲から落ちた水てきは、周りの水てきとくっついて「雨滴」を形づくりますが、半径2.5mm3mmほどになると、途中でちぎれて小さくなりながら、雨となって地上に降ってきます。

雲つぶが成長するときに気温が−20℃以下に下がると、雲つぶはこおって氷晶になります2。氷晶に周りの水蒸気がくっついてできるのが雪の結晶(関連記事「雪はどうしてふるの?」)。雪の結晶にさらに雲つぶがくっつくと、「あられ」になります。地上付近の気温が0℃以上のときは、雪やあられが溶けて雨として地上に降ります。

このように、雲粒が大きくなって落ちてくる雨を「温かい雨」、氷晶が溶けて落ちてくる雨を「冷たい雨」といいます。温かい雨が降るのは、熱帯の地域。日本をふくむ温帯で降る雨のほとんどは、冷たい雨です。

記事公開:2022年3月

参考資料

1)荒木健太郎・監修『雲と雨の大研究 空のしくみとふしぎをさぐろう!』.2021.PHP研究所

2)武田康男・監修『学研の図鑑 LIVE eco 異常気象 天気のしくみ』.2018.学研プラス

監修者:大山光晴

1957年東京都生まれ。東京工業大学大学院修士課程修了。高等学校の物理教諭、千葉県教育委員会指導主事、千葉県立長生高等学校校長等を経て、現在、秀明大学学校教師学部教授として「理数探究」や「総合的な学習の時間」の指導方法について講義・演習を担当している。科学実験教室やテレビの実験番組等への出演も多数。千葉市科学館プロジェクト・アドバイザー、日本物理教育学会常務理事、日本科学教育学会及び日本理科教育学会会員、月刊『理科の教育』編集委員等も務める。

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