飛行機雲はどうしてできるの?

飛行機雲はどうしてできるの?

こたえ:排気(はいき)がつくるものと、つばさ周辺(しゅうへん)の渦(うず)がつくるものがあります。

飛行機(ひこうき)が飛(と)んでいった後(あと)に残(のこ)る、白(しろ)く細長(ほそなが)い飛行機雲(ひこうきぐも)。これは、エンジンから排出(はいしゅつ)されるけむりではなく、水(すい)てきや氷(こおり)のつぶでできた「雲(くも)」の仲間(なかま)です。どのようにつくられるのでしょうか。

飛行機雲(ひこうきぐも)には、大(おお)きく分(わ)けて2つのタイプがあります。1つ目(め)はエンジンの排気(はいき)(排(はい)ガス)がつくるもので、水平(すいへい)飛行(ひこう)する飛行機(ひこうき)の後(うし)ろに多(おお)くあらわれます。その原理(げんり)は、冬(ふゆ)の寒(さむ)い日(ひ)にはく息(いき)が白(しろ)くと同(おな)じです1)。

飛行機(ひこうき)の燃料(ねんりょう)はガソリンや灯油(とうゆ)などからできていて、主(しゅ)成分(せいぶん)は炭化(たんか)水素(すいそ)です。それが燃(も)えると、炭素(たんそ)は二酸化(にさんか)炭素(たんそ)に、水素(すいそ)は水(みず)になります。けれども排(はい)ガスの温度(おんど)は300~600℃と高(たか)いため、水(みず)は水蒸気(すいじょうき)として空気(くうき)中(ちゅう)へ出(で)ていくことになります。

一方(いっぽう)、飛行機(ひこうき)は通常(つうじょう)、地上(ちじょう)から約(やく)1万(まん)m(10km)の高(たか)さを航行(こうこう)していて、周(まわ)りの気温(きおん)は-40℃以下(いか)です。気温(きおん)が低(ひく)いほど空気(くうき)がふくむことのできる水蒸気(すいじょうき)の量(りょう)〔飽和(ほうわ)水蒸気(すいじょうき)量(りょう)〕は少(すく)ないので、飛行機(ひこうき)のエンジンから水蒸気(すいじょうき)をふくむ排(はい)ガスが放出(ほうしゅつ)されると、排(はい)ガスの周(まわ)りの空気(くうき)はすぐに飽和(ほうわ)水蒸気(すいじょうき)量(りょう)に達(たっ)してしまいます。それによって排(はい)ガスの中(なか)の水蒸気(すいじょうき)が水(みず)や氷(こおり)のつぶになり、やがて雲(くも)ができるのです(関連(かんれん)記事(きじ)「雲(くも)は何(なに)からどのようにできるの」)。

飛行機雲(ひこうきぐも)の本数(ほんすう)は、2本(ほん)だったり3本(ぼん)だったり、4本(ほん)見(み)えることもあります。この数(かず)は、だいたい飛行機(ひこうき)のエンジンの数(かず)と同(おな)じなので、飛行機雲(ひこうきぐも)の数(かず)から機種(きしゅ)を推理(すいり)するのもおもしろいかもしれません。ただし、4本(ほん)の飛行機雲(ひこうきぐも)が2本(ほん)ずつまとまって見(み)えることもあるようです。

さて、飛行機雲(ひこうきぐも)にはもう1つのタイプがありました。それは、飛行機(ひこうき)のつばさの端(はし)に発生(はっせい)する渦(うず)がつくるもので、急旋回(きゅうせんかい)したときにできることがあります。

飛行機(ひこうき)のつばさは、断面(だんめん)を見(み)ると上側(うわがわ)が丸(まる)みを帯(お)びた形(かたち)をしていて、前進(ぜんしん)すると上側(うわがわ)を通(とお)る空気(くうき)の流(なが)れが速(はや)くなるため、つばさの上(うえ)の気圧(きあつ)が下(さ)がります。すると、つばさに上向(うわむ)きの力(ちから)〔揚力(ようりょく)〕が生(う)まれます2)。また、つばさの端(はし)では、つばさの上下(じょうげ)の圧力(あつりょく)の差(さ)によって下(した)から上(うえ)へと回(まわ)り込(こ)む渦(うず)ができます。この渦(うず)の中心(ちゅうしん)部(ぶ)では気圧(きあつ)が下(さ)がって空気(くうき)が膨張(ぼうちょう)するので、温度(おんど)も低下(ていか)します。その結果(けっか)、渦(うず)の中(なか)の空気(くうき)が飽和(ほうわ)水蒸気(すいじょうき)量(りょう)に達(たっ)して雲(くも)ができるのです。

「飛行機雲(ひこうきぐも)が長(なが)くできると雨(あめ)が降(ふ)りやすい」と聞(き)いたことはありませんか? 身近(みぢか)な自然(しぜん)現象(げんしょう)から天気(てんき)の変化(へんか)を予測(よそく)する「観点(かんてん)望(ぼう)気(き)」の1つです。飛行機雲(ひこうきぐも)ができるには、気温(きおん)が低(ひく)く、湿度(しつど)が高(たか)くなければなりません。飛行機雲(ひこうきぐも)がなかなか消(き)えず長(なが)く残(のこ)るのは、その条件(じょうけん)が整(ととの)っているということ。低気圧(ていきあつ)が近(ちか)づいているときは、上空(じょうくう)からしめった空気(くうき)に覆(おお)われ始(はじ)めることが多(おお)いので、飛行機雲(ひこうきぐも)がなかなか消(き)えないのは雨(あめ)が近(ちか)づいているサインと考(かんが)えることができます3)。

参考(さんこう)資料(しりょう)

1)「ANA Trivia Vol.25 大空(おおぞら)に描(か)かれた飛行機雲(ひこうきぐも)は何(なに)でできている?」『ANA Travel &Life』:

https://www.ana.co.jp/travelandlife/trivia/vol25/l

2)内田博幸(うちだひろゆき).「渦(うず)の話(はなし)」『IHI技(ぎ)報(ほう)』.2011年(ねん).Vol.51 No.3:https://www.ihi.co.jp/var/ezwebin_site/storage/original/application/c7eb5b93cedfa605f2ef33119e3bd38d.pdf

3)「飛行機雲(ひこうきぐも)ができるわけ 天気(てんき)との関係(かんけい)は?」『ウェザーニュース』:https://weathernews.jp/s/topics/202004/220135/

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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