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第101回 雨を降らせて晴れを作る -人工降雨の技術-

 天気といえば人の自由にならないものの代名詞にもなっていますが、人工的に雨や雪を降らせる「人工降雨」が実用化されつつあります。今回のテクの雑学では、人工降雨の技術についてみてみましょう。

雨はどうして降るのか
 人工降雨の原理を理解するためには、まず、雲がどのようにできて、雨がなぜ降るのかを知る必要があります。

 雲は、空気中の水蒸気が冷えて細かい水の粒(雲粒)になり、白く見えているものです。寒い日に息を吐くと、体温の暖かい空気に含まれている水蒸気が、急に冷えることで細かい水の粒になって白くみえる現象と同じ理屈です。

 空気が冷えると水蒸気が水になるのは、空気の温度が下がるほど、一定の体積の空気の中に存在できる水蒸気の量(飽和水蒸気量)は少なくなるからです。温度が下がることで水蒸気として存在できなくなった水が、細かい水の粒になるのです。

 さて、地表に比べると、高度が高いところでは、気温が低くなっています。山肌沿いの地形や、上昇気流の発生など、なんらかの原因で地表近くの暖かい空気が高いところに上昇すると、温度が下がり、飽和水蒸気量が少なくなります。ここに、空気中のチリや煙などの微粒子があると、それが種になって雲粒ができるのです。空気中の水蒸気が細かい雲粒になります。


 雲粒の大きさは直径0.01ミリ程度と大変小さいもので、重力を受けて落下しようとしますが、この程度の重さのものでは落下の終端速度(空気抵抗とつりあう落下速度)は1cm/秒程度であり、雲ができる原因となる上昇気流の速さを超えることができません。

 逆にいえば、雲粒よりももっと重く、上昇気流よりも早い終端速度を持つ水の粒ができれば、地表に向かって落下していくことになります。これが、雨粒なのです。雨粒の大きさは直径0.1ミリ〜5ミリ程度で、雲の中を上下しながら成長し、上昇気流を超える終端速度を得られると、地表に向かって落下していくのです。

冷たい雨と暖かい雨
 雨粒は、雲粒が集まってできますが、集まり方は雲の温度によって変わります。

 雲の温度が0度以下の「冷たい雲」では、雲粒の一部は凍って、氷粒になります。氷粒の周囲にある雲粒が氷粒にくっついて凍ることで氷粒が大きく成長していき、やがて重くなって落下していきます。大きくなった氷粒が氷のままで落下すると雪に、落下途中で温度が上がって溶けると雨になります。

 一方、雲の温度が0度以上の「暖かい雲」では、氷粒はできません。雲の中を動き回る雲粒同士が衝突した時にそのまま合体してだんだん大きくなっていき、やがて重くなると落下して雨になります。



 氷粒が芯となってできる雨を「冷たい雨」、雲粒が衝突してできる雨を「暖かい雨」といいます。日本近辺で降る雨はほとんどが「冷たい雨」です。

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