水蒸気

すみません、四国で大雨になると予想したけど外しました。
でもね、今日はもっと不安定な天気で雷雨やにわか雨があると思う・・・
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いやぁ、梅雨時の天気予報は一年でいちばん難しい。
四国でも今日は、晴れてるところも雨が降ったところも曇りのところもある訳で・・・

でも不思議ですよね。
空から水滴が降ってくる・・・それも滝のように。
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それもこれも全ては水という物質のなせる業なんだけど・・・
我々が住む環境下で水は個体・液体・気体の「三態」で存在できる不思議な物質。

地球の大気には水が気体(水蒸気)として存在していますよね。
海の水が太陽の光で暖められて蒸発し、上空や北半球では冷やされて再び液体(雲・雨)になり循環する。
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水が気体から液体に状態を変化させるとき、分子運動は弱まり熱エネルギーを放出する。
反対に液体が気体になるとき分子は熱エネルギーを受け取り、分子運動は活発になる。

この液体と気体でやりとりされる熱エネルギーのことを「潜熱」といいますね。
空に雲ができ、雨が降る・・・結果、海に蓄えられた熱は水を介して大気中に放出されることになる。
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水があるからこそ我々生命にとって優しい環境が地球上では保たれている訳です。
不思議なことに熱エネルギーは、物質の間を行ったり来たり、総量は変化しません。

物質が蓄えたり放出したりするだけで「エネルギー保存の法則」が成り立っています。
エアコンは室内を冷やしますが、同時に外気に熱を放出しています。

我々は、太陽の内部のような高温高圧の世界に我々は住んでいる訳じゃないので・・・
「熱力学第三法則」という「エントロピー」が絶対零度(-273.15度C)で「0」になる世界なんですね。

本当は、核分裂してエネルギーを放出すると質量は減る「質量等価」の法則がある・・・。
突き詰めると物質はエネルギーの塊りということなんですね。

E=mc² 
・・・こんな極めて単純な公式でこの世界の本質は表わすことができます。
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さてさて、日常的な熱エネルギーに話を戻しますが・・・
潜熱をもった地球の大気がどのような振る舞いを見せるか?

つまり、雨が降るかどうか、どれだけの雨を降らせる水蒸気を含んでいるか?
無色透明な水蒸気も、科学の目は我々に視覚的に見せてくれます。
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それが気象衛星が映し出す「水蒸気画像」。
その水蒸気の量を潜熱として気温に加えた数値が「相当温位」というものです。
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温位が高ければ、それだけ雨を降らせるポテンシャル(潜在能力)を秘めた状態の大気だということです。
ひとたび上昇気流となって雲ができ、雨が降りだすと大変な量の雨を降らせる。

・・・このあたり人間と良く似ていますよね。
大きな潜在能力を持っていても、上昇気流にならないと雲も雨も降らず、周りの大気と何ら変わらない。

温位は「絶対温度」を使って表します。
絶対零度は-273℃だから、気温が30℃なら273+30=303Kという温位になります。

その上に、含まれている水蒸気が全て液体になってたときの潜熱を加えたものが「相当温位」です。
この時期の梅雨前線の南側などでは、340K程度の相当温位の気流が流れ込みます。

そういう状態が、昨日も今日も続いています。
つまり、上昇気流が何かのきっかけで発生すると大雨を降らせる能力のある気団に覆われています。

そのきっかけになるのは、気流の水平方向の収束や、上空の寒気や地形の影響です。
今日は梅雨前線(収束帯)はいったん南海上へ南下していますが、上空に寒気が入っています。
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・・・上空500hpaの等圧面(上空天気図)↑

日中の昇温により西日本や東日本の広範囲で対流雲が発生して雨が降りそうです。
降りだせば大量の雨を降らせる能力を備えた大気であることに注意すべきです。

う~ん、今日の午後は雷が鳴るかな?

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