身近な気象現象

なぜ空は青いの？
(2002年 7月18日 (Thu) 11:33)
(2001年12月11日 (Tue) 00:46)

空が青く見えるのには、太陽からくる光が関係しています。光が波でできているということはご存知でしょうか。波には屈折という現象があります。もちろん、波である光にもその現象があります。いわゆる「プリズムによって起きているもの」と同じです。例えば、光が水槽を通過したりすると虹色が見えることがありますね。もちろん空の虹も同じ原理です。これは、波の性質として波長の長さによって屈折する角度が違うことが原因です。波長が短いほど（紫に近いほど）よく屈折します。
もうひとつ、光の現象に、散乱というものがあります。光が何回も屈折することによって、もともと光が向かっていたほうに「まっすぐ、束になったまま」進めなくなってしまう現象です。これが空で起きていることです。上空では、地球の分厚い大気、つまり空気の分子によって散乱されます。上にも書いたように、青や紫に近い色のほうが屈折しやすいので、どんどん散乱されます。その結果、青より赤に近い色（赤、黄、緑など）は直接地面まで届きますが、青は散乱されて「光が１つの束に集まらず、ばらばらの方向から降ってくるので、空全体が青く見えるのです。」（どんどん散乱されると、最終的には光が弱くなってしまいます。これは紫色が見えなくなってしまっている原因の１つです。）

もう少し詳しいことを説明すると、この時の散乱を「レイニー散乱」といい、散乱光の強さは光の波長の４乗に反比例します。青色光の波長は赤色光の2/3倍なので、光の強さは約9.4倍になります。そのため、青色光はより多く散乱されるので、空は青く見えるのです。可視光の中で一番波長が短く、よく散乱されるのは実は紫色光ですが、紫色光は大気でよく散乱されて失われてしまうので次の青色光の色が目立つのです。
ちなみに、夕方のように日が大気層に対して斜めに射すときは大気層を通過する距離が長いので青色光も失われてしまい、波長の長い赤色光のみになってしまうので赤く見えます。（い）<2006/03/13更新>

なぜ空は場所によって色の濃さが違うのですか？
(2004年 8月17日 (Tue) 11:46)

まず、最初に空がなぜ青いかということを理解する必要があります。空が青く見えるのは、大気の分子や大気中にある細かいチリ等のせいです。詳しいことはなぜ空は青いの？を見てください。そして、大気中にどれほどチリが浮いているかで色の濃さは違って見えます。簡単に言えば大気が綺麗か汚いか、ということです。（ま、い）<2006/03/17更新>
　

夕焼けになる気象条件を教えて下さい。
(2002年 7月14日 (Sun) 23:08 )

夕焼けが長時間持続するには、西方の空が数百kmにわたって晴れていることが必要です。そのため、よく「夕焼けは晴れ」といわれるのです。
雲が多かったり、大気中に微粒子が多く存在している時は、夕焼けが見られないといえるでしょう。（い）<2002/07/15>

なぜ夕焼けは起こるのですか？
(2005年 6月13日 (Mon) 09:25)

なぜ夕焼けが赤いのかを理解するには、太陽から来る光がさまざまな色でできていることを知る必要があります。太陽の光は白に近い色ですが、実は赤、黄、緑、…紫といったさまざまな色の光が合わさってできています。そして、夕焼けが赤いのは地球を包む空気の層を通る間に赤以外の色の光がなくなってしまうからです。

詳しいことは、高校で、光が波であること、色によって波長が違うということを習うとわかります。（い）<2005/06/16更新>

おたがいに離れて立っている二人の観測者は同じ虹を見ることができないのはなぜですか？
(2004年 9月 1日 (Wed) 12:18)

虹は、白色光が光の"屈折"という性質によって様々な色の光に分解されることによって見えます。そのため、虹がどう見えるかは観測者と光源の位置関係によります。
非常に厳密に言えば、近い位置に立っている別の観測者でも全く同じ虹を見ているわけではないのです。（ま）<2004/09/03更新>
　

国によって虹の色って変わるんでしょうか？
(2004年 7月26日 (Mon) 18:49)

虹をよく見てみると、７色というよりは赤から紫までなめらかに変化しているのがわかると思います。実際に見える虹の色合い自体はどこでも同じですが、その色を７色に見るかどうかは国によって違います。（い）<2004/07/26更新>
　

雷はなぜ背の高い人や物に落ちるのですか？
(2005年 6月17日 (Fri) 16:08)

雷は放電現象（電気がいつも流れないところを電気が流れること）です。いつもは電気が流れない空気中を雲から地面に電気が流れるわけですから、より長さの短いところを通ろうとします。そこで、空に近い高い建物に電気が流れる（＝雷が落ちる）のです。
イメージとしては、N極の磁石とS極の磁石を持ってきたときに、距離が近いほうが引き合う力が大きいのと、同じような感じです。（い）<2005/06/21更新>

霧はどうやってできるのですか？
(2002年 8月16日 (Fri) 08:17)

霧（きり）は、空気中に溶けている水蒸気が、溶けきれなくなって、水滴に戻ることによってできます。空の高いところで霧ができると、雲になります。水蒸気が溶けきれなくなる原因としては、(1)気温が下がる、(2)水蒸気の量が増える、の２つのケースがあります。

(1)気温が下がる
例えば、空気が冷たい地面に当たって冷やされて霧ができるというのがあります。日が当たっていない夜には地面は空気よりを早く温度が下がります。イメージとしては、冬の寒い日に、息をはくと、息がまわりの冷たい空気によって急激に冷やされて白く見えるのと同じ仕組みです。
(2)水蒸気の量が増える
例えば、海の上を移動してきた空気は海水の蒸発によってたくさんの水蒸気を含んでいます。そのような空気が流れ込んでくると、水蒸気の量が増えて霧ができます。（い）<2002/08/19更新>
　

霧が出るとどうして晴れなんですか？
(2002年12月25日 (Wed) 16:28)

夜晴れているときは、空をさえぎるもの（雲など）がないので地面の熱がどんどん空に逃げていき、気温が下がります。これを放射冷却といいます。そうすると、霧が発生することがあります。（さ、い）<2006/03/13更新>
　

水蒸気って何でできているのですか？
(2003年 1月20日 (Mon) 15:42)

水蒸気は水の姿を変えた形、気体です。水で「出来ている」というのは少し違います。水そのものだからです。水もほかの物質と同じように固体、液体、気体の三態がありますが、それぞれを氷（固体）、水（液体）、水蒸気（気体）と呼んでいます。
湯気のように、空気中に細かい水滴が集まって浮いているものを水蒸気と呼ぶこともあります。しかし、これは上で説明した「気体の水」とは違い、液体です。（い）<2003/01/21更新>
　

水の沸点は100度なのに、なんで海の水などは蒸発するんですか？
(2002年12月25日 (Wed) 16:31)

水は100度未満は全て液体で、100度を超えると気体になるのではなくて、100度より低い温度でも一部は気体になっています。ですから、100度に達していない水の表面からも、常に水の分子が空気中に飛び出して、水蒸気となって蒸発しています。床にこぼした水はしばらく放っておくと蒸発してなくなってしまいます。
100度になると表面でないところからも気体になって空気中に出ていきます。これを沸騰といいます。（い、さ）<2006/03/13更新>
　

空気が水蒸気を含むことができる飽和水蒸気量は、どうして気温が下がるにつれて減ってしまうのですか？
(2006年 2月19日 (Sun) 21:49)
(2002年 8月19日 (Mon) 10:39)

物理の話になるのですが、水は100度未満は全て液体で、100度を超えると気体になるのではなくて、100度より低い温度でも一部は気体になっています。その気体としての水が空気（気体）に混ざっている状態が、「空気中に水蒸気が含まれる」ということです。
そして、気温が上がるにつれて水分子の運動も激しくなり、液体から飛び出して気体として存在する分子の割合が多くなります。そのため、飽和水蒸気量（空気中に含むことができる最大の水の量）は気温と比例して大きくなるのです。そして、100度にはほとんど全部が気体になります。（い）<2006/02/20更新>
　

天気はなぜ西から変わるの？
(2002年10月 9日 (Wed) 21:17)

日本の上空には、西から東へ流れる風（偏西風）が吹いています。雨を降らせる低気圧や台風、晴れをもたらす高気圧などはみんな偏西風の流れに沿って西日本付近をから東へと移動してきます。そのため、天気は西から東に変化するのです。
詳しくは、風のこと　STEP2を参照してください。（さ）<2002/10/11更新>
　

なぜ北半球では、風は西側に（右側）に力が作用するんですか？

風を西側に曲げている力をコリオリの力といいます。コリオリの力は、地球の自転によるものですが、実際に力がかかっているわけではありません。風が曲げられるので、力がかかっているように「見える」のです。これを「見かけの力」といいます。

コマのように回転している円の上を、ボールを転がしている状態を想像してみてください。
このときボールはまっすぐ転がっているように見えます。しかし、転がった軌跡（道筋）を追ってみると、右に曲がっているのです。

コリオリ力については、風のこと　STEP1に詳しい説明があります。
ちょっと分かりにくいと思いますが、自分で実際に確かめてみるといいと思います。どの方向に転がしても、右に曲げられることが確かめられるはずです。（い）<2006/03/08更新>
　

太陽は天気にどんな影響を与えているのでしょうか？
(2002年12月15日 (Sun) 21:48)

さまざまな気象現象を生み出すエネルギーのおおもとは太陽からもたらされるエネルギーです。太陽からの熱エネルギーが、地域的なスケールから全地球的なスケールまでのさまざまな対流（空気や水の流れ）を引き起こしています。（い）<2006/03/13更新>

標高が高くなると太陽に近くなるのに、寒くなるのはなぜですか？
(2002年 8月 4日 (Sun) 00:10)

私たちが生活をしている大気圏では、上空へ行くほど気温は低下していきます。これは、地表面（太陽エネルギーを多く吸収して熱を発し空気を暖める）から遠いためです。
確かに、太陽光線の強さは高度が上がるにつれて強くなりますが、大気圏において熱を生み出すのは主に地表面なので、光線が強くても温度との関係は大きくありません。大気圏以上では違う要因がありますので注意してください。
雲のこと　STEP2を参考にしてください。（い）<2006/03/13更新>

海洋気象観測船と、海洋気象ブイってなんですか？
(2003年 8月26日 (Tue) 21:43)

海洋気象観測船は海の上でさまざまな気象データを取っている船で、海洋観測（海流、水温、成分など）と気象観測（天気、気温、風など）をしています。海洋気象ブイ・ロボットはそれを自動でするロボットで、日本付近の海上に３つ設置されています。（い）<2003/08/30更新>