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光のなぞ 光や色のたのしい知识がいっぱい!

光の“正体”は?

白い云と黒い雲、何がちがう? …雲の色のしくみ

云という言叶を闻くと、まず白い云を思いうかべる人が多いのではないでしょうか?
でも、じっさいに空に见える云は必ずしも白とはかぎりません。
白い云や黒い云、また入道云やいわし云などの名前がついた云など、いろいろある云の色、形のちがいなどについて考えてみましょう。

雲の色のしくみ1
雲の色のしくみ2

云の正体は氷のつぶ!

云はほとんどがとても细かい氷のつぶでできています。この氷のもとになるのは、地面の近くの空気にまざっているすいじょうき(水蒸気)です。地面から空に向かう空気の流れ(=上昇気流*とよんでいます)がおきると、水蒸気も空に运ばれます。空の高いところは気温が低く**、また空気がまわりからおされる力(=気あつ(気圧))が小さくなります***。すると水蒸気は温度が下がり、とても细かい氷のつぶに変化します。この氷のつぶの集まりが云です。

云にあたった光は、氷のつぶではんしゃ(反射)します。また、つぶの中に入る光もあり、何度も折れ曲がったり、反射して、いろいろな方向にちらばって进んでいきます。そのため、云を通りぬける光もあり、もと来た方向にはね返される光もあります。

*…冷たくて重い空気が地面近くであたためられて温かく軽い空気になったときや、温かい空気の上に冷たい空気が流れ込んだとき、また、山のしゃ面に真横から风がぶつかったときなどにおこります。
**…たとえば高さ5000尘の日本の空では夏でも気温が?10??20℃以下です。
***…空気のような気体は、まわりからおされる力が小さくなる(=気圧が低くなる、下がるといいます)とふくらみ(=体积が大きくなり)ます。するとふくらんだ分、持っているエネルギーがちらばっていくため、温度が下がります。

云での光の进みかた

云での光の进みかた

云の本当の色は「白」

氷のつぶは无色とう明なので色はありません。でも、同じように无色とう明なつぶが集まった雪やさとう、塩などが白く见えるのと同じしくみで、多くの云は白く见えます。

もともと、ものに色がついて见えるのは、ものによってはね返る光がちがうからで、はね返った光を私たち人间は、「ものの色」と感じます。しかし、人间はさまざまな色の光がだいたい同じぐらいにまざり合っていると、色を感じずに白く见えます。
云にあたっているのはふつうは太阳の光で*、太阳の光にはほぼすべての色の光がまざっているので、云は白く见えるのです。

*…月の光があたって云が见えることもあります。

色が见えるしくみ

色が见えるしくみ

白い云

白い云

なぜ“はいいろ”や黒い云があるの?

それでは、なぜじっさいに空を见上げると、“はいいろ”や黒く见える云があるのでしょうか?これは、ほんとうは白く见えるはずの云が、明るさのちがいでそう见えているのです。白が暗くなるとはいいろに见え、さらに暗くなると黒っぽく见えます。云の明るさには、さまざまなパターンがありますが、おもなものを见ていきましょう。

はいいろや黒い云のしくみ

しくみA 雲ではね返る光が空より明るい

しくみA

まず、太阳の光がさえぎられることなく、云にあたっていて、私たち人间が太阳とおなじ侧から见るとき(しくみ础)、云からはね返った光が目にとどきます。じつは、この光はまわりに见える青空やそのほかの风景よりはるかに明るい光で、云はまっ白に见えます。

しくみB 雲のむこうがわに太陽があるとき

しくみB

しかし同じ云でも、うしろに太阳があって、光が云を通りぬけてとどく场合、通りぬける光ははね返る光より少ないので、云は暗くなり、はいいろや黒い云に感じます(しくみ叠)。このとき云のあつ(厚)さが厚いほど、云に集まっている氷のつぶが多い=云がこ(浓)いほど、ちらばってしまう光が多くなり、通りぬける光の量がへって暗く见えます。

しくみC 雲のむこうがわに明るい空や別の明るい雲があるとき

しくみC

しくみ颁のように、太阳にてらされた明るい云(云1)がむこうがわにあり、その手前に别の云(云2)があるとき、私たち人间の目にとどくのは、しくみ叠と同じように手前の云(云2)を通りぬけた光だけになります。ですので、手前の云(云2)ははいいろや黒い云に感じられます。

しくみD 雲がとても濃く、大きく、あつい(高さがある)とき

しくみD

大きい、厚い、浓いといった光を通しにくい云では、空の高いところから太阳の光があたると、云の下の方には十分に光がとどきません。このため上の方が白く见える云でも、下の方がはいいろや黒に见えることがあります(しくみ顿)。

むこうがわに明るい云があると黒っぽい云に

むこうがわに明るい云があると黒っぽい云に

云が厚いほど、浓いほど黒っぽく见えます

云が厚いほど、浓いほど黒っぽく见えます

光のあたりかたのちがいで、白くなったり黒くなったり。云がなぜ见えているような色になっているのか、考えてみるのも楽しいですね。

入道云の底ははいいろ

云にはいろいろな种类があります。でも、どの云も氷のつぶの集まりなので、色には差がありません。もし色がちがって见えるとしたら、これまで説明したきたような光のあたりかたが原いん(因)です。
以下にしょうかいするのは、世界的に决められた代表的な10种类の云の形とその特ちょうです。このほかにも云の形は数えきれないほどにあって、それぞれできるときの天気の条件がちがいます。ですので、云のできかたや変化の様子を细かくかんさつすると、その后の天気を予そくすることもできます。
低い空にできる云は、より高いところにできる云の手前に见えることが多いので、はいいろや黒っぽく见えることが多くなります。
また、夏によく见られる、先が丸くなった「にゅうどう(入道)云」と呼ばれる発达した积云や积らん云などはとても大きな云なので厚さも厚く、上の方は白く见えても下の方は黒っぽく见えることが多くあります。

入道云

入道云

けん云(巻云)

すじ云ともよばれます。高い空(高さ10办尘ほど)にできる云です。空の上のほうにある巨大な空気のかたまりのさかい目(温だん前线。このさかい目で天気が変わることが多い)が近づくとできることが多いので、この云が増えていくときは天気は悪くなっていくと考えられます。

けん云

けん云

けんそう云(巻层云)

高い空に「もやっと」かかるうすい云です。うすくて光がよく通ります。けんそう云があらわれ始めると天気が悪くなりはじめる前ぶれともいわれています。

けん积云(巻积云)

うろこ雲、いわし雲などともよばれます。けん云と同じように高い空(高さ10kmほど)にうすくできる雲で、低気圧の動きによって発生しやすいとされます。

けん积云 出典:札幌管区気象台ホームページ

けん积云
出典:札幌管区気象台ホームページ

高そう云(高层云)

高い空と低い空の中间(高さ5办尘ほどのところ)で、空全体をおおいつくすように広がります。天気のさかい目が近づくとあらわれることから、天候がくずれ雨がふり出す前ぶれとなることが多い云です。

高积云

高い空と低い空の中间(高さ5办尘ほどのところ)にできる、わた毛のようなぽやぽやした云です。むら云とかひつじ云ともよばれます。上下に厚い云なので、下の部分がうす暗く见えます。

高积云 出典:札幌管区気象台ホームページ

高积云
出典:札幌管区気象台ホームページ

そう积云(层积云)

高い空と低い空の中间(高さ2办尘ほどのところ)にできる大きなかたまり状の云です。すき间から太阳の光が见えることもありますが、间がつまって空をおおうと、そのあとに雨の可能性が高くなります。

积云

低い空(高さ2kmほどのところ)にできる、わたのようなすがたのため、わた雲とよばれ、地面近くの上昇気流がはげしいと発達します。特に夏は、地面をあたためる日差しが強いために上昇気流もはげしくなるので、大きく発達して、ちょう上部分が丸くなる「入道云」になることもあります。

そう云(层云)

きり云ともよばれます。地面から数100尘ほどの高さの、云としては最も低いところでできます。地面に着いている场合はきり(雾)とよばれます。

らんそう云(乱层云)

あま云とよばれることが多い、高さ2~5办尘ほどのところにまで広がってできる云で、温だん前线のところにできます。上下にぶ厚く、雨や雪をふらせる云です。

积らん云(积乱云)

低い空から高い空までつながった巨大な雲で、积云が大きく発達するなどしてできる雲です。ちょう上部分は高さ10km以上の成そうけん(空気の流れがない高さの場所)にまでとどいて、先たんがつぶれて広がり、「かなとこ雲」とよばれるじょうたいになることもあります。かみなりを発生させたり、雨やひょうをふらせ、短時間でなくなることもあります。

かなとこ云とよばれるじょうたいの积らん云 出典:札幌管区気象台ホームページ

かなとこ云とよばれるじょうたいの积らん云
出典:札幌管区気象台ホームページ

云のきほんてきな形

云のきほんてきな形

色あざやかな云もある?

ここまで出てきた雲の色はどれも白の明るさが変化した色です。しかし夕焼けの時などには太陽のまわりに赤い雲が見えます。夕焼けに関係ない方向にもピンク色の雲が見えます。これは、赤い光が散らばる夕焼け空では、白い云にあたる光が赤やピンクだからです。太陽の方向にある雲では、赤い光が雲の氷のつぶにあたってちらばるので雲は赤くなり、太陽と反対がわの空にある雲には、夕空をつき抜けてきた赤い光があたって反射し、赤やピンクに見える雲ができます。

また、太阳がうすい云を通して见えているとき、太阳のまわりの云が虹色に见えることがあります。これは、空中の水てきで光がくっせつ?反射してできるふつうの虹とはできるしくみがちがい、云の氷のつぶで光が色の光に分かれたためにおこる、「晕」(=「うん」または「かさ」と読みます)とよばれるげんしょうです。さらに、太阳の光が氷のつぶを回りこむことで云のふちが虹の色に见えるさいうん(彩云)というげんしょうもあります。
これらはたいきこうがくげんしょう(大気光学现象)とよばれ、光と云、空中の水蒸気がおりなす美しい光景です。

夕焼け雲

夕焼け云。あかね(茜)云ともよばれます

晕

彩云

彩云

ほかの光のなぞ

色と光

日本の色いろいろ