空を見上げると、たくさんの雲が浮かんでいます。
でも、前の記事で紹介したように、雲の正体はとても小さな水滴や氷の粒です。
水には重さがあるはずなのに、どうして雲は空に浮かんでいられるのでしょうか？
そして、浮かんでいた水滴が「雨」として落ちてくるのはなぜなのでしょう。
今回は、そんな雲の不思議を小学生にもわかりやすく解説します。
【結論】雲の粒がとても小さく、空気の流れにも支えられているから
雲が空に浮かんで見える理由のひとつは、雲を作っている水滴や氷の粒がとても小さいからです。
もちろん、小さな水滴にも重さはあります。
そのため、まったく落ちていないわけではありません。
しかし、とても小さな粒は空気の抵抗を強く受けるため、落ちる速さがとても遅くなります。
さらに雲の中には上向きに流れる空気があることもあり、水滴や氷の粒が支えられます。
そのため私たちが地上から見ると、雲が空に浮かんでいるように見えるのです。
雲は大きいのに、どうして落ちないの？
ここで不思議なのが、雲そのものの大きさです。
雲は何百メートル、何キロメートルもの大きさになることがあります。
そんな大きな雲なら、すぐに落ちてきそうですよね。
しかし、雲は巨大なひとつの水のかたまりではありません。
ものすごく小さな水滴や氷の粒が、広い範囲に分かれて浮かんでいる状態です。
お風呂に水がいっぱい入っているような状態とはまったく違います。
雲の水滴はどのくらい小さいの？
雲を作る水滴はとても小さく、代表的な大きさは直径0.01～0.02mmほどです。
肉眼でひと粒ずつ確認するのは難しいほどの小ささです。
これほど小さいと、落下するときに空気の抵抗を強く受けます。
そのため、大きな雨粒のように勢いよく地上へ落ちてくることができません。
上昇気流も雲を支えている
もうひとつ重要なのが空気の動きです。
地面付近の暖かい空気は上へ向かって動くことがあります。
この上向きの空気の流れを「上昇気流」といいます。
雲の中の小さな水滴や氷の粒は、この空気の流れによって持ち上げられることがあります。
特に夏に発達する積乱雲では、強い上昇気流が発生することがあります。
つまり雲は、
- 水滴や氷の粒がとても小さい
- 空気の抵抗を受ける
- 上向きの空気の流れに支えられることがある
といった条件によって、空に浮かんで見えているのです。
じゃあ、雨はどうして落ちてくるの？
ここで新しい疑問が出てきます。
「雲の水滴が落ちにくいなら、どうして雨は降るの？」
雲の中で水滴や氷の粒が成長して大きくなると、だんだん重くなります。
そして、空気の流れでは支えきれないほど大きくなると、地上へ向かって落ちてきます。
これが雨につながります。
つまり、雲と雨はまったく別のものではありません。
雲の中にある小さな粒が成長し、地上まで落ちてきたものが雨になるのです。
霧がヒントになる？
雲をもっと身近に考えたいときは「霧」を思い出してみましょう。
霧が出ている場所では、空気中にとても小さな水滴がたくさん浮かんでいます。
雲と霧は、できる高さなどは違いますが、どちらも小さな水滴が空気中に浮かんでいるという点ではよく似ています。
霧を見たことがある人は、「水が空気中に浮かんでいる状態」を想像しやすいかもしれません。
自由研究では雲を観察してみよう
このテーマは、空を観察するだけでも自由研究にできます。
用意するもの
- ノート
- 鉛筆
- 時計
- カメラやスマートフォン
観察すること
- 観察した時間
- 天気
- 雲の形
- 雲が動く方向
- 雲の量
- 時間がたつとどう変わったか
同じ場所から10分～30分おきに写真を撮ってみると、雲が移動したり、形が変わったりする様子を観察できます。
「浮かんでいるように見える雲も、実はずっと変化している」という発見につながるかもしれません。
何年生におすすめ？
小学1～2年生
雲の写真や絵を使って、「雲は何でできているの？」を中心にまとめる方法がおすすめです。
小学3～4年生
雲の粒が小さいことや、空気の流れとの関係まで調べてみましょう。
小学5～6年生
水滴の大きさ、空気抵抗、上昇気流などについて調べると、より詳しい自由研究になります。
「小さい水滴と大きな雨粒では、落ち方がなぜ違うのか？」まで考察してみるのもおすすめです。
自由研究のまとめ方
- 疑問：水でできている雲はなぜ落ちてこないの？
- 予想：雲が軽いから？風が支えているから？
- 観察：時間を変えて雲を撮影する
- 調べたこと：雲を作る水滴の大きさや空気の流れ
- わかったこと：小さな水滴はゆっくり落ち、空気の流れにも支えられている
- 発展：では、なぜ雨になると地上まで落ちてくるのかを考える
自分で撮影した写真を時間順に並べると、オリジナリティのある自由研究に仕上げやすくなります。
雲の観察写真を印刷してまとめよう
雲の自由研究では、同じ場所から時間を変えて撮った写真を並べると、変化がとても伝わりやすくなります。
写真の下に「10時」「10時30分」など時間を書き、気づいたことを書き込むのもおすすめです。
写真や観察記録をたくさん自宅で印刷する場合は、プリンターのインクも意外と使います。
印刷枚数が多くなりそうなら、純正インクだけでなく互換インクを比較してみるのもひとつの方法です。
まとめ｜雲は小さな水滴だから空に浮かんで見える
雲は、大きな水のかたまりが空に浮いているわけではありません。
とても小さな水滴や氷の粒がたくさん集まってできています。
ひとつひとつの粒が小さいため落下する速度が遅く、さらに上向きの空気の流れに支えられることもあります。
一方、雲の中で粒が成長して大きくなると、空気では支えきれなくなり、雨などになって落ちてきます。
「雲はなぜ浮いている？」を調べたら、次は「雨はどうやってできる？」まで調べてみると、自由研究をさらに発展させられますよ。
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