なぜ子どもにとって雲は黒く、雲は白いのでしょうか？鉛の雲：その起源と危険性の理由

美しさ 17.08.2019

美しさ

夏に通過する積雲を観察し、なぜ明るいときもあれば暗いときもあるのかを説明してみるのはとても楽しいことです。雲は太陽に照らされるとまばゆいほどの白く見えますが、私たちの上を通過すると雲の根元は灰色か真っ暗になります。雲の中の水滴は互いに非常に密接に配置されているため、雲はほぼ完全に不透明な白い物体のように見えます。光は雲をほとんど透過しませんが、多数の水滴によって非常によく反射されるため白です。太陽が積雲で覆われている場合、積雲は暗く見えますが、雲の端は常に明るく、「どの雲にも銀色の裏地がある」のです。

したがって、光と影の分布は、雲のさまざまな部分 (上部、下部、前部、後部) と、この巨大な地層の実際の形状に関する興味深い情報を与えてくれます。太陽に対する雲の位置だけでなく、その比率を正確に把握することは必ずしも簡単ではありません。たとえば、雲が私の前にあり、太陽がその上に少し離れたところにある場合、影だけが見えて当惑するでしょう（図169、a）。壮大さは想像もつかない

米。 169. 積雲の光と影: a) 私たちは風景をどのように見ているか
観察者、北から南から見た。 b) 観察者に対する誤った個人的な印象と観察者が期待している絵。 c) 現実はどうなっているのか。 b) と c) の場合、観察者は東から西に目を向けます。太陽は南にあります。

太陽までの距離が遠いので、私は無意識にそれが非常に近いと考えているため、部分ABが照らされるべきであるように私には思えます（図169、6）。実際、雲を照らす太陽の光は、太陽と私の目を結ぶ線と平行に走ります (図 169、c)。

光と影の遊びがどれほど気まぐれなものであっても、ある雲が別の雲に落とす影によって問題がどれほど複雑であっても、これだけで積雲の色の違いをすべて説明することは不可能であるように思われます。

I.レヴィタン

嵐の後に空が晴れ、その上に積雲がほんの少しだけ残っており、太陽に明るく照らされて、そのうちの一つの影が他の雲に落ちないように配置されていると、これらの雲はますます暗くなり、最終的には前に戻ります。完全に消えて青黒くなります。一般的な印象としては、青空をバックに見た積雲の薄い部分は（さすがに）「青＋白」ではなく、「青＋黒」です。

一方、積雲は、真っ白な大きな雲を背景に見ると灰色に見えるため、層全体の厚みが増すだけで明るさが増すことは疑いようがありません。これらの現象の物理学は毎日観察されていますが、まだよく理解されていません。もちろん、雲が実際に光を吸収するという考えには非常に注意しなければなりません。まず、雲が白い固体の形成であると仮定して現象を説明しようとし、次に雲が実際には光を散乱する霧にすぎないことを思い出し、最後に雲には黒い塵の粒子が含まれている可能性があることを考慮する必要があります。

雲と蒸気機関車の白い蒸気 (煙ではありません!) を比較するのは興味深いことです。場合によっては、蒸気は入射光に対してより大きな角度で見るとより白く見え、太陽の方向から観察すると明るく見えなくなります。、目がほぼ入射方向に反射された光線を知覚するとき。他の場合には、見る方向に関係なく、蒸気は積雲の最も明るい部分よりもはるかに明るいです。これは、雲までの距離が遠いことと、空気中での散乱による光の減衰が原因である可能性があります。

ジョージ・ニッスキー。秋。セマフォ

暗い積雲遠くから見ると青っぽく見えることがよくあります。これは雲そのものの色ではなく、雲と私たちの目の間の大気中に散乱する光です。このような暗い雲は遠ざかるほど、その色は空の色に近づきます。一方、地平線近くの明るい雲は黄色っぽくなります。

他のクラウドも考慮して、たとえば、その理由を説明してみる必要があります。雨雲とても灰色ですが、なぜ雷雲は色あせたオレンジ色の隣に特別な鉛色をしているのでしょうか？これは塵ではないでしょうか? しかし、これらすべてに関する私たちの情報は非常に不完全であるため、読者に独自の観察を求めることに限定します。

雲で完全に均一に覆われたときの天空全体の明るさの分布は非常に特徴的で、いわば晴れた空の明るさの分布を補完します。たとえば、鏡を使って天頂と地平線を比較してみましょう。空が晴れていると、天頂は常に暗くなります。明るさの比率は 3 ～ 5 です (写真 X1X と XX)。

窓の外を見て、空が鉛の雲で覆われているのを見て、何が起こったのか理解できなくても、大丈夫です。知識のギャップを埋めたり、そもそも雲がどこから来たのかをより認識できるように記憶を更新したりする必要があるだけかもしれません。そしてそれでも、あなたはそれらを恐れるべきかどうかを理解するでしょう。

雲とは何ですか

空にある雲がどのように見えても、ベールのようにほぼ透明であろうと、鉛の雲のように透過できない雲であろうと、それらはすべて水でできています。事実は、空気が加熱されると、地球の表面にある水分が気体の状態をとって上部に上昇し、そこで気温が低いため凝縮します。ただし、雲の形成に必要な詳細が 1 つあります。それは塵です。形成過程の初めであっても、水の分子はその最も小さな粒子に付着し、その後水滴や氷の結晶が形成され、後に雨になります。成長に好ましい条件下では、雲は体積を増し、重くなり、どんどん下に沈み、最終的にはその内容物が降水として降り注ぎます。

雲の高さは地球から100メートルから30キロメートルまで変化します。気象条件、気候とその発達段階。しかし、それらは正確に、対流圏の上層と地球の表面の間の、最大14 kmの高度で形成されます。雲が最初に形成され、その後沈む高さは雲の種類によって異なります。いわゆる鉛雲がどれに属するかを最終的に理解するために、その説明に移りましょう。

クラウドの分類

空を見ると次の 3 種類の雲が見えます。

巻雲。原則として、それらは白く、空に広がる湾曲または直線の巨大なリボンのように見えます。高度 6 ～ 10 km に位置し、厚さは 100 m ～ 2 km の範囲にあり、その構造は通常結晶質です。
レイヤード。名前のとおり、このタイプの雲はきれいな層で重なっているように見え、多くの場合異なる色合いを持っているため、さらに美しいです。それらは高度 0.1 ～ 0.7 km に位置し、厚さは 0.2 ～ 0.8 km で、主に液滴構造を持っています。
積雲。それらは空高くに浮かぶ大きな真っ白な雪の吹きだまりに似ています。通常、標高は800〜1500メートル、幅は100メートルから2キロメートルです。

巻層雲や層積雲など、それらの組み合わせをよく観察できます。視線が鉛の雲に落ちた場合は、おそらくすでに虹層雲または積乱雲が目の前にあるでしょう。すぐに雨が降り始めるかもしれません。

鉛雲が形成される理由

雲の色と雨を流す能力との間に直接的な関係があることは誰もが知っています。地平線に暗い雲が現れた場合、近い将来に雨が降り、雷雨を伴う可能性があります。しかし、時には空に鉛の雲が見えると、大人でさえその出現の理由について疑問を抱くことに心から驚かれることがあります。実際、それらは普通の雲と何ら変わりません。成長に適した条件が単に生じただけで、その後は大量の水分と密度により、完全に侵入が止まりました。日光そして彼らはとても怖そうです。汚染された空気も時々影響を及ぼし、大量のすすや塵が雲に入り込み、雲が黒くなります。最後に、鉛雲の形成に必要な条件について説明します。

上向きに上昇する気団の不安定性。
暖かい空気と冷たい空気の存在（夏の終わり、春、初秋に多く見られます）。

そして、それが現れたときに行うべきことは、落雷から身を守ることだけです。

晴れた夏の日には、空高く飛んでいる真っ白な雲が、奇妙な動物やおとぎ話の城、あるいは想像力によって示唆されたイメージなどの奇妙な形をとっているのを眺めるのがとても楽しいときがあります。

しかし、空の端に黒い雨雲が現れると、その気楽な気分はたちまち無意識の不安感に取って代わられます。なぜこのようなことが起こっているのでしょうか? どうして雲はこんなに白くて軽くて、雷雲、すぐに暗くなり、ほぼ黒に近い深い色になりますか？

雲とは何ですか?

例外なく、すべての雲は巨大で、小さな水滴と氷の結晶が蓄積して、高度 0.5 ～ 30 キロメートルの地表の上を風の力によって移動し、時には数十キロメートルの大きさになることがあります。

雲の要素（水滴や氷片）の微細な寸法がそれを可能にします長い間空中に留まります。しかし、雲の要素が拡大する条件が作られるとすぐに、重くなりすぎて沈み、雲から落ちてしまいます。

雲は次のとおりです。

- 羽毛状 - 直線または曲線の巨大な羽またはリボンの形で空に広がります。

- 層状 - まるでいくつかの層が重なって構成されているかのようで、多くの場合わずかに異なる色合いです。

- 積雲 - 巨大な雪の吹きだまり、または空高く飛んでいる真っ白な綿毛の塊に似ています。

これらは雲の主な形態であり、実際には、多くの場合、最も奇妙な方法で互いに組み合わされて、巻層雲、巻積雲、層積雲などになります。

雲はどのように形成されるのでしょうか?

上で述べたように、雲は水蒸気の液滴によって形成されます。毎日、何万トンもの水が海洋、海、湖、川の表面から、そして単純に地球の表面から蒸発します。当初、この水は地表近くの暖かい空気層の中に存在します。

この暖かい空気は、物理法則に従って上昇しますが、地面から遠ざかるほど冷えます。水分子はエネルギーを失い、気体状態から液体状態に移行し始め、液滴の形で凝縮します。

しかし、上昇した空気は地表近くの下層に比べて希薄なため、水滴が十分に凝結できません。大きいサイズそして、液体または固体の氷粒子の小さなエアロゾルである懸濁液の形で大気中に残ります。これらは雲です。

専門家らによると、それらの中の水は、水滴の形と流氷の形の両方で、両方の州に同時に存在することが多いという。

なぜ雲と雲の色が違うのでしょうか？

気象学者はこの用語を使用しません "雲"、代わりに彼らは言います 「雨雲」 または 「雷雲」 。地平線に黒い雲が現れて私たちに近づいている場合、すぐに間違いなく雨が降ることは誰もが知っています。雲の色と水滴を落とす能力の間には非常に直接的な関係があります。

実際のところ、高度6キロメートル以上の空を飛ぶ白い雲の構造は非常にまばらで緩いです。したがって、太陽光は、曇ったランプシェードを通過するかのように、ほとんど妨げられることなくそれらを通過します。雪のように白い気団のような印象を与え、明るく輝いています。

さまざまな理由により、雲が 2 キロメートル以下の高さまで下がると、雲の密度が濃くなり、太陽光線がその厚さを通過するのがより困難になります。

雲が下に下がるほど、雲はより暗く見えます。最初はわずかに灰色がかった色合いを帯び、次に明らかに灰色、青、または紫になります。

同時に気団圧縮され、最小の液滴は互いに近づきます。これにより水滴のサイズが大きくなり、雲を通る太陽光の通過がさらに妨げられます。雲はますます重くなり、どんどん低く沈み、やがて雲が水滴を保持できなくなり、地面に落ち始めます。

凝縮プロセスは、雲の密度が薄れ、上層大気中に上昇し始めるまで続きます。

したがって、雲の色は主にその密度に依存することがわかります。この指標が高いほど、雲は暗くなります。

雨と嵐の雲、地面にこぼれそうになるまですでに凝縮した水滴。雨雲が重く黒く見え、雨雲が白く軽く見えるのはこのためです。

科学が進歩し、多くの情報源に自由にアクセスできるにもかかわらず、空はなぜ青いのかという質問に正しく答えることができる人は稀です。

空はなぜ青かったり、昼間は青かったりするのでしょうか？

太陽が発する白色光は、赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の 7 つの色のスペクトルで構成されています。学校でよく知られている小さな韻「すべての狩人はキジの座る場所を知りたがっている」は、各単語の頭文字によってこのスペクトルの色を正確に決定します。各色には独自の光の波長があり、赤が最も長く、紫が最も短いです。

私たちの身近な空（大気）は、固体の微粒子、小さな水滴、気体分子から構成されています。長い間、空が青い理由を説明しようとする誤った仮定がいくつかありました。

大気は小さな水の粒子とさまざまなガスの分子で構成されており、青いスペクトルの光線はよく通過しますが、赤いスペクトルの光線が地球に触れることはできません。
空気中に浮遊する塵などの小さな固体粒子は、青と紫の波長の散乱が最も少なく、そのためスペクトルの他の色とは異なり、なんとか地表に到達します。

これらの仮説は多くの有名な科学者によって支持されましたが、英国の物理学者ジョン・レイリーによる研究では、固体粒子が光散乱の主な原因ではないことが示されました。光を色の成分に分離するのは、大気中のガスの分子です。白サンビーム、上空のガス粒子と衝突し、さまざまな方向に飛散（散乱）します。

気体分子と衝突すると、白色光の 7 つの色成分がそれぞれ散乱されます。同時に、より長い波長の光 (オレンジと黄色も含まれるスペクトルの赤色成分) は、短い波長の光 (スペクトルの青色成分) よりも散乱が少なくなります。このため、散乱後、空気中には赤色のスペクトルの 8 倍の青色のスペクトル色が残ります。

紫は最も波長が短いですが、紫と緑の波が混ざり合うため、空は依然として青く見えます。さらに、私たちの目は、両方の明るさが同じであれば、紫よりも青をよりよく認識します。決定するのはこれらの事実です配色空: 大気は文字通り青青色の光線で満たされています。

では、なぜ夕焼けは赤いのでしょうか？

しかし、空はいつも青いわけではありません。自然に疑問が生じます：一日中見ているのであれば青空なぜ夕日は赤いのですか？上記で、赤色がガス分子による散乱が最も少ないことがわかりました。日没の間、太陽は地平線に近づき、太陽光線は日中のように垂直ではなく、斜めに地表に向けられます。

したがって、大気中を通過する経路は、太陽が高いときに日中に通過する経路よりもはるかに長くなります。このため、青から青のスペクトルは大気の厚い層に吸収され、地球には届きません。そして、赤と黄色のスペクトルのより長い光波が地表に到達し、空と雲を夕焼け特有の赤と黄色の色に染めます。

なぜ雲は白いのでしょうか？

雲の話題に触れてみましょう。なぜオンなのか青空白い雲？まず、それらがどのように形成されるかを思い出してみましょう。湿った空気目に見えない水蒸気を含む水蒸気は地表で加熱され、上層部では気圧が低いため上昇して膨張します。空気は膨張すると冷えます。水蒸気が特定の温度に達すると、大気中の塵やその他の浮遊物質の周囲で凝結し、小さな水滴が生じ、合体して雲を形成します。

水の粒子は比較的小さいサイズにもかかわらず、気体分子よりもはるかに大きいです。そして、空気分子に出会ったときに太陽光線が散乱すると、水滴に出会ったときに光が反射されます。この場合、最初は白色だった太陽光線は色を変えず、同時に雲の分子を白く「着色」します。