雲の正体

久しぶりに、ちょいと気色の違う記事にチャレンジしてみます。

固い記事ばかり続けてた気がするんで・・・

タイトルは「雲の正体」　ちょっとね。雲の絡みで追及してみたい事柄が生まれたので、まずは「雲の正体」について調べてみたいと思います。

そもそも、のんきの記事は、「わかりにくいことを解りやすく説明すること」にあります。　わかりやすくしようとして却って飛んでも記事になるのも特徴ですが

検索をかけてみると、色々と情報が出てくるんですが、わかりやすいようで、意外とわかりにくい例が多い・・・

きっと、小学生に説明するときも、マクロ的なイメージを説明せずに、ミクロ的な視野で説明するから、きっと理解しにくいんじゃないか・・・と思ったりします。←経済かよ～～

調べていると、よくある説明は、「海や川から蒸発した水蒸気が、空の上の方まで上昇し、水蒸気が上空の冷たい空気に冷やされて、水滴に変わり、空気中のちりやほこりに付着することで雲になる」という説明。

分からないでもないですけど、ちょっとイメージしにくいですよね

空気中のちりやほこりに水滴がが付着するのに、何で地上に落ちてこないの～～～とか。

しっくりこないので、のんきはイメージしやすくするキーワードはないだろうか、とそういう視点で調べてみました。

んで、のんきの過去の記事を考えてみると、このキーポイントとなるような記事があったんですねぇ。


恐るべし「真空」←こちらがその記事。

今でもキーワード検索でヒットしていることがあるようですが、でんじろう先生が密閉した「霧箱」の中で、素粒子を検出する実験をしている内容をご紹介したものです。

あの時は、のんきもよく理解していなかったし、調べるつもりもあまりなかったので、具体的に記すことはしていませんでした。

ですが、この現象を調べていくと、「雲」の正体が良く見えてきます。

でんじろう先生の霧箱の実験は、まず霧箱の中を真空状態にし、この内部をアルコールが気化したもので満たします。

霧箱の中身は、気体になったアルコールだけで満たされており、一旦真空にしていますから、アルコール以外のものは一切ここに含まれていません。

この箱を、下からドライアイスで冷やすのです。

そうすると、この「霧箱」の中にはどのような状況が起きるでしょう。

今この霧箱の中にはアルコールが入っていますが、では、これが「水蒸気」であったと考えてみましょう。

水蒸気で満たされた空気で桐箱の中を見たし、これをドライアイスで冷やしたらどうなるか・・・と考えてみましょう。





















普通・・・水蒸気は凝縮して、液体に変わりますね。

これは、アルコールも全く一緒。気体の状態にあるアルコールが冷やされれば、当然凝縮、つまり液化し、液体としてのアルコールに変わります。

ところが、上の実験の状態では、下からドライアイスで冷やされているにも関わらず、アルコールは液体に変わることが出来ません。


不思議でしょ。
何ででしょうね。　



























これは、実は容器の内部をアルコールで満たす前。内部を真空にしていることに原因があります。気体が液体となる際、気体が凝縮するための「核」となる物質が必要になるのだそうです。

真空中では気体は液体になることが出来ないんですって。

つまり、本当であれば液体になる状況にある「露点」。空気中の期待の量と温度の関係で、液体になっていなければおかしい温度に達していても、液体になれない状況にこのアルコールはあるわけです。

こういった空気の状態を、「過冷却」と呼びます。


「過冷却」。　この状態についても、のんきは昔記事にしたことがありますね。

その名はヒッグス粒子←こちらの記事です。

ただ・・・この記事の中で、「過冷却のことを説明している」と書いているこちらの記事→インフレーション理論では過冷却のことを説明していませんね・・・

したつもりになっていた、と。


過冷却とは、何も気体が液体になるときだけに起きる現象ではなく、液体が個体に変わるときにも起きる現象なんです。

ダイヤモンドダストのように、気体が直接固体に変わる場合もありますが。



水が氷に変わるケースでは、０度以下に水温がなっているにもかかわらず水が凝固する時間が足りず、液体のままで存在するために起きる現象なのですが、この０度との温度差分、水に過冷却エネルギーが発生します。

ビッグバンが起きるときたときは、とんでもない規模の過冷却が発生し、ビッグバンが起きる原因になった、と。これをインフレーション理論と呼ぶわけです。


っと・・・。話が脱線いたしました。

「霧箱」の中には、「核」がないために液体になる温度に達しても、アルコールは気体の状態のまま居つづける。この状況の中では、気化アルコールの粒子は、何かに付着したくて付着したくてたまらない状況にあります。

上の実験では、この気化アルコールで満たされた空間の中に、「アルファ粒子」という放射線を飛ばします。アルファ粒子。原子番号２のヘリウムの原子核。ヘリウムから電子を取り去った物です。

この放射線を「アルファ線」と呼びますね。　この話も何度か記事にしてます。

アルファ線は原子核で、プラスの電荷を帯びていますから、アルコールの期待の中を通過するとき、アルコールから電子を奪っていきますから、「電離」と呼ばれる状況が起こり、アルコールがイオン化するのだそうですよ。

このイオン化したアルコールが核となり、飽和状態にあったアルコールを吸着します。
気体であったアルコールが急速に凝縮し、液体状の粒子に変わります。

このことで、アルファ線が通過した軌跡が、あたかも飛行機雲のように見える・・・というわけです。

ってことで、ネタ的には読め読めかもしれませんが、次回は霧箱の中の世界をリアルな自然環境に移してみます。



さてさて。日が回ってしまいましたね。　実は、今日はのんきの誕生日です。
先ほどからＦａｃｅｂｏｏｋを通じて、皆さんがお誕生日メッセージを寄せてくださっているようです。＾＾

皆さん、ありがとう(^_^)v


今年は、きっと良い年にして見せますよ。ヽ(^。^)ノ




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