「冷たい空」と「暖かい空」

ペースが・・・

言いますまい　頑張ってブログ続けます。

ってことで、本日のテーマは「冷たい空」と「暖かい空」。上昇する気流の続きです。

　前回の記事で予告しました通り、今回のテーマは「雲の種類」です。
雲の種類って、大まかに分けて二つあるようです。

一つ目が「層状雲」。二つ目が「対流雲」。

一つ目の「層状雲」は、その名の通り、上空で「層状」になっている雲、ですね。
二つ目の「対流雲」は「層状」ではなく、地上から垂直方向に向かって、縦に伸びている雲です。

今回のテーマでは、このうち「層状雲」についてポイントを絞ってみたいと思います。

「層状雲」。イメージは沸きますよね。飛行機に乗って空に昇ると、必ず雲は同じ高さでそろってますよね。

ガシャポンのカプセルでもかぶせているのかよ、ってくらい、きれいにある一定の高さでそろってますね。　その高さより上に雲は存在するわけです。

だけど・・・　不思議ですね。どうしてあんな風に雲はそろって上空に浮かんでるんでしょう。

もうちょっとバラバラでもいいんじゃない、なんて思いませんか？

どうしてでしょう・・・

































　


その理由が今回のテーマ、「冷たい空」と「暖かい空」。
「層状雲」とは、この「冷たい空」と「暖かい空」の境目に出来る雲なんでって。

さて。それでは質問です。
「冷たい空」と「暖かい空」。どちらが上で、どちらが下にあるでしょう。




























はい。それほど難しくありませんね。
もちろん上空の方が冷たく、地上に近づくにつれ、空気は暖かくなります。



・・・だけど、不思議じゃありません？　だって、普通同じ物質であれば下の方が冷たくて、上の方が暖かいですよね。

水だってそうでしょ？　お湯を沸かしてお風呂に入ったはずなのに、下の方が冷たかった・・・なんてことはよくある話。

にもかかわらず、どうして上空の空気は冷たいのでしょう。



さて、その説明に入る前に。まずはお風呂のお湯と水の関係を考えてみましょう。
そもそも、なぜ冷たいものは下に、暖かいものは上になるのか。言い換えると、同じ物質でも、「冷たいもの」はなぜ重いのか、ってことですね。


実は、ここでも関係してくるのは「自発的対称性の破れ」なんですね。
上昇する気流の中でご説明しましたね。

全宇宙に存在する物質（粒子、量子）は、常に不安定な状態にあり、自発的に安定した状態になろうとしています。

これはもちろん「水」でも同じこと。
その物質が「冷たい」ということは、すなわちそれだけその物質が「安定している」ということですね。

では逆に「不安定」な状態とはどのような状態か。粒子や量子にとって不安定な状態とは、安定することが出来ず、空間を動き回っている状態ということになりますから、安定した同じ種類の物質に対して、動き回るための「エネルギー」が必要になります。

すなわち、不安定な物質の方が安定した物質よりも「エネルギーを持っている＝暖かい」ということになるわけです。

では逆に、「安定している物質」はなぜ安定することが出来るのでしょうか。


物質はお互いに引き寄せあう力、つまり「引力」をもっています。
「水」と「地球」も同じですね。　

地球の重力に水は引き寄せられています。

その水が「安定している」ということは、それ以上地球に近づこうとしても近づけない状態にあるということ。地上と水が接触している状態で、水は地上から押し返されているような状態ですね。

自ら地上に近づかなくても代わりに地上が自分に近づこうとしてくれているわけですから、水は必要以上のエネルギーを使わなくても良い状態になっているのです。

つまり、より地上に近い方が「安定」していて、エネルギーの値が少ないということ。

地上から離れていれば離れているほど、水はより安定しようとしてより高いエネルギーの値を持っているということです。


これは「空気」でも同じこと。もちろん他の理由で同じ高さにある空気でも暖かかったり冷たかったりするわけですが・・・。

つまり、高度が高くなればなるほど空気はより高いエネルギー値を持っていることになります。


　矛盾してますかね　
「だって、さっき上空の方が空気が冷たいって言ったじゃん！！」

って。

さて。どうしてこんな矛盾することが起きるのでしょう。

・・・いや、矛盾しているように感じられるだけで、別に矛盾しているわけではないんだけど・・・


答えはこれ。

「上空にはエネルギー値の高い物質（粒子）の量が少ないから」


序章する気流で大気圧のお話をしましたね。

高度が高くなればなるほど気圧が下がりますから、そこに含有できる空気の量もどんどん薄くなってくるのです。

そこに含まれている粒子のエネルギーの値がいくら高かろうが、そのエネルギーを放出している粒子の絶対量が少なければ、特定の空間の中で放出されているエネルギーの総量は少なくなります。

つまり、真空に近づけば近づくほど空気のエネルギー＝温度は低くなるのです。


さて。「層状雲」のお話に戻ります。

空気の温度を左右するのは何も「高度」だけではありません。「光電子」つまり地上に降り注がれる太陽の光の量によって温度は変化します。

ちなみに太陽の光＝光子がエネルギーを持っているのは、光子がその中に「電子」を含んでいるから。電子の振る舞いによって太陽光のもつエネルギーの値は変化します

太陽光によって暖められた地上や海上、湖上などの温度によって大気が暖められ、「気圧」によって空気のカプセルが作られます。


そんな空気のカプセルが近づいてくると上空に「層状雲」が出来るのだそうです。

「層状雲」が出来るということは、暖かい空気が近づいている証拠。

「層状雲」が空一面に広がるようなときは、何時間か後に雨が降りますよ、という目安なんだそうです。


「雲」って面白いですね。
次回はそんな「層状雲」の種類についてお話してみたいと思います。。




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