雨が降る(寒い日には雪が)というのは当たり前のことですが、その理由についてしっかり説明できない人も多いのではないでしょうか。
そこで今回は雨が降る理由について説明していきたいと思います。
雨が降る理由を順番に説明していきます。
①太陽からの赤外線(熱)で海が暖められる
②暖められた表面の海水が蒸発して水蒸気になる
③暖められた空気や水蒸気は運動しているため広がっていく(=膨張する)
※物質の温度は分子の運動量のことなので、暖かいほど運動量が多い
暖められた空気や水蒸気の動きについて、説明を加えます。
暖められた空気や水蒸気は冷たい空気の比較して激しく運動しており、外に広がっていきます。
よって、一定の範囲内に存在する空気や水蒸気の分子の数は少なくなります。
その結果、暖かい空気は「軽い」ということになります。
冷たい空気と暖かい空気が存在する場合、冷たい空気のほうが重いのでどんどん下に降りていくことになり、暖かい空気の下に入り込みます。
その結果、軽い暖かいはどんどん上昇していくこととなります。
雨が降る流れの説明に戻ります。
④暖かく水蒸気を多く含んだ空気は、膨張して軽いため上に上がっていく
⑤上空の温度は低いため、暖められた空気内の水蒸気が冷やされて水や氷に戻る
(上空で水滴や氷が集まって見えているのが「雲」)
⑥上空で重さに耐えられなくなった水滴が落ちてきたのが「雨」となる
(寒い冬は凍ったまま落ちてくるのが「雪」)
最後に、上空の温度が低い理由について説明を加えます。
上空の温度が低い理由は大きく2つあります。
1つ目は上空は、太陽の熱で暖められた地表から放出される熱が届かないためです。
地表付近は、太陽の熱で暖められた地表から放出される熱(放射熱)があるため、暖かくなりやすいですが、上空はそれがないため温度が低くなります。
2つ目は、上空の空気は地表と比べ、あまり押さえつけられていない(圧縮されていない)ため、温度が低くなります。
空気は圧縮すると温度が高くなるのですが、それは以下のような理由によります。
①圧縮することで一定の体積内の運動する分子が増える(熱が一か所に集まる)
②圧縮する際の力が分子に伝わり、分子の運動が増える
③より狭い範囲で分子が運動するため、運動が激しくなる
以上、雨が降る理由について説明をしてみました。
雨はあらゆる自然現象の結果として降るものであることが理解していただけたかと思います。
ちなみに、雨が降るきっかけは海が暖められることだったため、雲がもっとも発生しやすいのは暖められやすい赤道付近の海上、ということとなります。
※赤道付近が暑い理由については「夏はなぜ暑い」にて説明いたします。