なぜ、白い雲と黒い雲があるの?

なぜ、白い雲と黒い雲があるの?

こたえ:本当(ほんとう)は無色(むしょく)透明(とうめい)ですが、太陽(たいよう)の光(ひかり)によって色(いろ)が変(か)わって見(み)えます。

空(そら)には、雲(くも)がさまざまに形(かたち)を変(か)えながらうかんでいます。変化(へんか)していくのは、形(かたち)だけでなく色(いろ)も同(おな)じ。快晴(かいせい)の空(そら)のまっ白(しろ)な雲(くも)が増(ふ)えてきて灰色(はいいろ)に変(か)わり、まっ黒(くろ)になると「今(いま)にも雨(あめ)がふりだしそう」と心配(しんぱい)になりますね。

じつは、雲(くも)には色(いろ)はありません。というのも、雲(くも)は小(ちい)さな水(すい)てき「雲(くも)つぶ」や氷(こおり)のつぶ「氷晶(ひょうしょう)」からできています。雲(くも)つぶや氷晶(ひょうしょう)は、元(もと)をたどれば地面(じめん)や海(うみ)から蒸発(じょうはつ)した水(みず)ですから、雲(くも)は本来(ほんらい)、無色(むしょく)透明(とうめい)なのです(関連(かんれん)記事(きじ)「雲(くも)は何(なに)からとどのようにできるの?」)。それなのに、雲(くも)がさまざまな色(いろ)に見(み)えるのは、なぜでしょうか。

それは、雲(くも)つぶに太陽(たいよう)の光(ひかり)が当(あ)たって光(ひかり)があちこちに飛(と)び散(ち)る(散乱(さんらん)する)からです1)。太陽(たいよう)からやって来(く)る光(ひかり)が雲(くも)の中(なか)でどのくらい散乱(さんらん)して、どのくらい中(なか)を通(とお)りぬける(透過(とうか)する)ことができるかが、雲(くも)の色(いろ)を決(き)めます。

太陽(たいよう)の光(ひかり)は雲(くも)つぶの表面(ひょうめん)でさまざまな方向(ほうこう)に散乱(さんらん)し、あるものはそのまま雲(くも)つぶを透過(とうか)し、あるものはほかの雲(くも)つぶに当(あ)たってさらに散乱(さんらん)します。このような散乱(さんらん)と透過(とうか)をくりかえしながら、光(ひかり)は地上(ちじょう)にいるわたしたちの目(め)にとどくのです。このとき、わたちたちの目(め)までとどく光(ひかり)の量(りょう)が多(おお)ければ雲(くも)は白(しろ)っぽく、少(すく)なければ黒(くろ)っぽく見(み)える、というしくみです※。

例(れい)をあげると、「巻層雲(けんそううん)」(うす雲(ぐも))などベールのような雲(くも)は、光(ひかり)を通(とお)しやすいため白(しろ)く見(み)えます。その一方(いっぽう)で、「積雲(せきうん)」(わた雲(ぐも))のようにぶ厚(あつ)く発達(はったつ)した雲(くも)は、光(ひかり)が雲(くも)の中(なか)を通(とお)る間(あいだ)に散乱(さんらん)して弱(よわ)まるため、黒(くろ)く見(み)えます。加(くわ)えて、積雲(せきうん)のように雨(あめ)を降(ふ)らせる雲(くも)は雲(くも)つぶが大(おお)きいので、よりいっそう黒(くろ)ずんで見(み)えます。

同(おな)じ雲(くも)でも、どこから見(み)るかによって色(いろ)が変(か)わることもあります。たとえば、遠(とお)くにある積乱雲(せきらんうん)を横(よこ)から見(み)ると、太陽(たいよう)の光(ひかり)をたくさん受(う)けた雲(くも)はかがやくような白色(しろいろ)に見(み)えます。けれども、このとき雲(くも)の下(した)にいる人(ひと)には、雲(くも)はまっ黒(くろ)に見(み)えています。厚(あつ)い雲(くも)が太陽(たいよう)の光(ひかり)をさえぎり、かげになった雲(くも)は黒色(くろいろ)に見(み)えるというわけです。

雲(くも)の色(いろ)といえば白色(しろいろ)や灰色(はいいろ)、黒色(くろいろ)をイメージしますが、時(とき)には虹色(にじいろ)に見(み)えることもあります。このふしぎな色(いろ)の雲(くも)を「彩雲(さいうん)」とよびます。

彩雲(せいうん)は、太陽(たいよう)の光(ひかり)が雲(くも)つぶの間(あいだ)を通(とお)りぬけるときに散乱(さんらん)したり曲(ま)がったりして、光(ひかり)どうしが干渉(かんしょう)することで起(お)こる現象(げんしょう)です。「巻積雲(けんせきうん)」(うろこ雲(ぐも))や「高積雲(こうせきうん)」(ひつじ雲(ぐも))が太陽(たいよう)のそばを通(とお)るときに起(お)こることが多(おお)いようです。

仏教(ぶっきょう)の彫刻(ちょうこく)や絵画(かいが)には、五色(ごしょく)にいろどられた雲(くも)が登場(とうじょう)することがありますが、これは彩雲(さいうん)を表(あらわ)したものだと考(かんが)えられています。「良(よ)いことが起(お)きる前(まえ)ぶれ」といった意味(いみ)で、「慶雲(けいうん)」「瑞雲(ずいうん)」などとよばれます。

冬(ふゆ)は、気圧(きあつ)配置(はいち)の関係(かんけい)で彩雲(さいうん)があらわれる確率(かくりつ)が高(たか)まります。寒(さむ)さに身(み)をちぢめて、下(した)を向(む)いて歩(ある)きがちな季節(きせつ)ですが、晴(は)れた日(ひ)に空(そら)を見上(みあ)げると、彩雲(さいうん)に出合(であ)えるかもしれません。

※ 太陽(たいよう)の光(ひかり)は赤(あか)・橙(だいだい)・黄(き)・緑(みどり)・青(あお)・紫(むらさき)などの色(いろ)の可視(かし)光線(こうせん)が集(あつ)まってできていて、これらが混(ま)ざって白(しろ)く見(み)えます。それぞれの色(いろ)は波長(はちょう)がちがいますが、雲(くも)つぶは波長(はちょう)より大(おお)きいため、どの色(いろ)の光(ひかり)も散乱(さんらん)します。これを「ミー散乱(さんらん)」といいます。

記事(きじ)公開(こうかい):2022年(ねん)3月(がつ)

参考(さんこう)資料(しりょう)

1)荒木(あらき)健太郎(けんたろう)『空(そら)のふしぎがすべてわかる! すごすぎる天気(てんき)の図鑑(ずかん)』.2021年(ねん).KADOKAWA

2)菊池(きくち)真以(まい)『ときめく雲(くも)図鑑(ずかん)』.2020年(ねん).山(やま)と渓谷(けいこく)社(しゃ)

監修者(かんしゅうしゃ):大山(おおやま)光晴(みつはる)

1957年(ねん)東京都(とうきょうと)生(う)まれ。東京(とうきょう)工業(こうぎょう)大学(だいがく)大学院(だいがくいん)修士(しゅうし)課程(かてい)修了(しゅうりょう)。高等(こうとう)学校(がっこう)の物理(ぶつり)教諭(きょうゆ)、千葉県(ちばけん)教育(きょういく)委員会(いいんかい)指導(しどう)主事(しゅじ)、千葉(ちば)県立(けんりつ)長生(ちょうせい)高等(こうとう)学校(がっこう)校長(こうちょう)等(など)を経(へ)て、現在(げんざい)、秀明大学(しゅうめいだいがく)学校(がっこう)教師(きょうし)学部(がくぶ)教授(きょうじゅ)として「理数(りすう)探究(たんきゅう)」や「総合的(そうごうてき)な学習(がくしゅう)の時間(じかん)」の指導(しどう)方法(ほうほう)について講義(こうぎ)・演習(えんしゅう)を担当(たんとう)している。科学(かがく)実験(じっけん)教室(きょうしつ)やテレビの実験(じっけん)番組等(ばんぐみなど)への出演(しゅつえん)も多数(たすう)。千葉市(ちばし)科学館(かがくかん)プロジェクト・アドバイザー、日本(にほん)物理(ぶつり)教育(きょういく)学会(がっかい)常務(じょうむ)理事(りじ)、日本(にほん)科学(かがく)教育(きょういく)学会(がっかい)及(およ)び日本(にほん)理科(りか)教育(きょういく)学会(がっかい)会員(かいいん)、月刊(げっかん)『理科(りか)の教育(きょういく)』編集(へんしゅう)委員(いいん)等(など)も務(つと)める。

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