誰しも一度は疑問に思ったことはないでしょうか？
第2弾！
「 なぜ雲は落ちてこないの？
どうやってずっと浮いているの？ 」
科学に詳しい方は当然ご存知かもしれませんが…
「そんなこと考えたことない」という方が多いのではないのでしょうか？
そこで、私一応、理系大学卒業していますが分かりやすく原理を解説していこうと思います。
※あくまでも”分かりやすく”なので、難しい計算式などは省いています。
物の落下
< なぜ物は落ちる？ >
なぜ物が落ちるかというと、地球には重力が働いているからです。
最初に重力の法則万有引力の法則を見つけたのは、みなさんご存じ科学者ニュートンです。
当たり前のように地面へと落ちていくリンゴが落ちるのを見ながら、なぜリンゴは空へと飛んでいかないのか不思議に思った。
その疑問から多くの実験を重ね、重力の強さは物の重さによって変化し、物体間の距離が離れれば離れるほど弱くなることを発見しました。
物が落ちるとき
< 落下速度 >
物が落ちるときのスピードは9.8m/sec2重力加速度で決まっています。
➡万有引力と地球の重さ
注）ただし、空気抵抗物の落下速度が速ければ速いほど大きくなるを無視した場合
< 空気抵抗 >
例えば、2種類の球（一方はピンポン玉で、もう一方はボーリングボール）を上空へ高く投げたと仮定する。
ピンポン玉はふわっと浮いて、ゆっくり落ちていくイメージで
ボーリングボールはあまり高く上がらず、勢いよく落ちていくイメージではないだろうか？
その理由として、空気抵抗は軽い物体ほど受けやすい重力と空気抵抗が釣り合っているためということが起因している。
雲について
< 雲とは？ >
雲は雲粒と呼ばれる、目に見えないくらい小さい水滴や氷結晶(氷晶)の集まりによって構成されています。
雲の構成組織でさらに細かく分けると、「暖かい雲」と「冷たい雲」に分類できます。
暖かい雲0℃よりも気温の高い雲の層 ➡ 雲の構成が液体の雲粒子によるもの
冷たい雲0℃よりも気温の低い雲の層 ➡ 雲の構成が個体の雲粒子によるもの
※夏は低い雲が多く、冬は高い雲が多いのは、この暖かい雲と冷たい雲の違いです。
なぜ雲は落ちてこない
< 実は雲も落ちている >
結論から言いますと、雲も他の物体と同じように落下しています。
しかし、落下速度は約１cm/secなので、１秒間に１cmほどしか落ちてきません。
低高度の雲(積乱雲)が約500ｍ上空にあったとすると、地上に落ちてくるまでに約14時間かかることになります。
仮にそれだけ時間がかかったとしても、なぜ地上に雲が落ちてこないのでしょうか？
それは空気抵抗が関係してるからです。
前項も言いましたが、雲を構成している雲粒はとても小さく軽いため、空気抵抗を非常に受けやすいです。
さらに上空では気圧の関係で、上昇気流や下降気流が起き、頻繁に空気の流れが変化します。
その結果、空気抵抗の受けやすい雲は
落下する力 ＜ 気流による空気の流れ
という関係が成り立ち、下から少し風が吹けばふわっと浮かび上がってしまいます。
上空ではこの”落下しては浮かび”を繰り返しているので、雲はいつまで経っても落ちてきません。
※分かりやすく言うならば、塵や埃のようなものですね。小さな風を起こしただけで簡単に舞ってしまい、舞った塵や埃はなかなか落ちてきません。
まとめ
- 雲は目に見えないような小さい液体や氷晶の集まりである。
- 落ちては浮かびを繰り返しているため、ずっと浮いているように見える。
最後までご覧いただきありがとうございました。