飛行機雲ができる仕組み

 空気中の水蒸気の温度が低下し、水滴や氷の粒になったものの集まりが雲です。雨が降れば雲の量は減りますが、地上(標高が低い方)から水蒸気が補充され、新たに雲が生成されます。

 地上から上昇していく水蒸気の温度が低下する理由は、2つあります。
 1つは単純に、標高が高くなるにつれて気温が下がるからです。地球の気温は、標高が100 m上昇するごとに約0.6℃ずつ低下します。
 もう1つ、標高が高いほど気圧が低くなることも原因です。上昇するにつれて周囲の気圧が低下するため、水蒸気は(断熱的に)膨張していきます。そして、気体が断熱膨張するときには温度が下がるのです。

 温度が下がった水蒸気は、空気中にある塵や埃を核として、水や氷の粒になります。その大きさは
10 μm(100分の1 mm)ほどとたいへん小さいのですが、たくさん集まることで雲となります。

 一般的な雲のでき方は以上の通りですが、飛行機が通った跡にできる飛行機雲も、似たような仕組みでできます。

 飛行機のエンジンは、周囲の空気を取り込んで圧縮し、後方へ噴射します。







 噴射される空気は
(断熱的に)膨張するため、急激に温度が下がります。
 また、飛行機は上空約12 kmほどを飛ぶので、周囲の気温はたいへん低くなっています。先ほど説明したように、標高が100 m上昇するごとに気温は約0.6℃ずつ低下するので、12 km12000 mでは地上より0.6×12072℃ほど低い計算になります。
 
急冷された水蒸気が水滴や氷の粒となり、飛行機雲になるというわけです。




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