雲はどうやってできる？空に浮かぶしくみを解説
雲は、空気中の目に見えない水蒸気が冷やされ、小さな水滴や氷の粒に変わってできたものです。水蒸気を含んだ空気が上へ昇って冷えると、その中に細かな粒が生まれます。たくさん集まった粒が、空に見える雲の正体です。
雲は水でできているのに、すぐに落ちてこないのも不思議ですね。それは、雲の粒がとても小さく、ゆっくり落ちるうえ、上向きに流れる空気にも支えられているからです。
雲の正体は小さな水滴や氷の粒
海や川、地面にある水は、蒸発して目に見えない水蒸気になります。水蒸気は空気中に含まれていますが、そのままでは白い雲として見えません。
水蒸気を含んだ空気が十分に冷えると、水蒸気の一部が小さな水滴に変わります。空気中のとても細かいちりなどが、水滴のできるきっかけになることもあります。気温が低いところでは、氷の粒が雲を作っている場合もあります。
寒い日に吐いた息が白く見えるのも、温かい息に含まれる水蒸気が周りの冷たい空気に触れ、小さな水滴になるためです。空にできる雲も、水蒸気が目に見える粒に変わるという点では似ています。
雲ができるまでの流れ
空に雲ができるまでを、順番に見てみましょう。
- 海や川、地面などの水が蒸発し、水蒸気として空気に含まれます。
- 水蒸気を含んだ空気が、上向きの空気の流れによって持ち上げられます。
- 空気は上空でふくらみ、温度が下がります。
- 冷えた空気の中で水蒸気が細かな水滴などに変わり、集まって雲になります。
上向きに吹く風を「上昇気流（じょうしょうきりゅう）」といいます。雲ができるときは、この上昇気流によって空気が冷やされることが多くあります。
空気が上へ昇ると冷えるのはなぜ？
空の高いところほど、周りの空気から押される力である「気圧」が低くなります。上昇した空気は周りから押される力が弱くなるため、ふくらみます。このとき、空気の温度が下がります。
空気は冷えるほど、水蒸気のままでいられる水の量が少なくなります。そのため、上昇して冷えた空気の中では、余った水蒸気が小さな水滴に変わり始めます。これが雲のできる大切なしくみです。
上昇気流はどんなときに生まれる？
空気が上へ昇るきっかけはいくつもあります。身近なものには、次のような例があります。
- 地面が温められるとき：太陽の光で地面が温まり、その近くの空気が周りより温かくなると上昇します。晴れた日に綿のような雲が育つ理由の一つです。
- 風が山にぶつかるとき：風に運ばれた空気が山の斜面を昇ることで、冷えて雲ができます。
- 暖かい空気と冷たい空気が出会うとき：冷たい空気の上へ暖かい空気が持ち上げられ、雲ができることがあります。
このように、雲は太陽の光だけでなく、風や山の地形、空気の動きによっても生まれます。
水でできているのに、なぜ空に浮かんでいるの？
雲を作る水滴には重さがあり、本当は少しずつ下へ落ちようとしています。それでも、粒が非常に小さいため、周りの空気の抵抗を受けて速く落ちることができません。
名古屋大学の解説では、雲の粒はおよそ0.01ミリメートルほどの小ささです。落ちる速さがとても遅いため、上昇気流があると持ち上げられ、空中にとどまっているように見えます。
雲全体が一つの固まりとして空に止まっているわけではありません。雲の中では、水滴が新しくできたり、蒸発したりすることもあります。そのため、雲は同じ場所に浮かんで見えても、中の粒は絶えず変わっています。
雲の形が変わったり消えたりするのは？
空気が上昇する場所や強さが変わると、雲のできる場所も変わります。上に伸びる雲もあれば、横に広がる雲もあります。周りの風で水滴が運ばれることも、雲の形が変わって見える理由の一つです。
一方、雲の水滴が蒸発して水蒸気に戻れば、見える粒が減り、雲は薄くなったり消えたりします。雲のでき方と消え方は、空気の温度や湿り気、風の動きによって変わるのです。
雲ができると雨も降る？
雲ができたからといって、必ず雨になるわけではありません。できたばかりの雲の水滴は小さく、すぐには地面まで落ちてきません。
雲の中で水滴や氷の粒が成長し、大きくなって空気の流れでは支えられなくなると、雨や雪として落ちてきます。空に雲があっても雨が降らない日は、珍しくありません。
まとめ
雲は、水蒸気を含んだ空気が上昇して冷え、小さな水滴や氷の粒ができることで生まれます。粒はとても小さく落ちるのが遅いため、上昇気流などの働きで空に浮かんで見えます。雲の姿は、空気の温度や湿り気、風の動きによって変化します。