飛行機の後ろに、白い線が伸びています。エンジンの後ろから見えるので、排気の煙そのものだと思いやすいところです。しかし、高い空を飛ぶジェット機の後ろにできる典型的な飛行機雲は、小さな氷の粒が集まった雲です。水蒸気という目に見えない気体が、そのまま白く見えているのでもありません。
ここでは、上空の冷たい空気中で排気に関係して生まれる飛行機雲を扱います。翼の周りの圧力変化で一時的にできる白い雲などは、でき方が違うので分けて考えます。飛行機の近くに見える白いものを、すべて同じ説明にまとめないようにしましょう。
白く見えるまでに、水の状態が変わる
燃料が燃えると、水蒸気を含む高温の排気が出ます。それが上空の冷たい空気と混ざり、十分に低い温度などの条件がそろうと、水滴の形成や凍結を経て氷の粒が生じます。周囲の空気中の水蒸気も、その後の氷の成長や持続に関係します。
白い筋が太陽の光を散らして目に届くことで、私たちは飛行機雲を見ています。排気に細かな粒子が含まれることと、白い筋が主に何からできているかは別の問いです。「粒子がきっかけになる」という説明を、「白い筋は全部すすである」と読み替えてはいけません。
すぐ消える筋と、長く残る筋
飛行機雲の氷の粒は、周囲が乾いていると昇華して見えなくなりやすくなります。一方、氷に対して十分に湿った空気中では残り、広がることがあります。筋が長く残るかどうかは、上空の温度や水蒸気の状態と関係します。
ただし、長い筋を一度見ただけで「必ず明日は雨」と決めることはできません。地上の湿度と飛行高度の湿度も同じではありません。天気を考える資料の一つにはなりますが、雲の種類や広がり、天気図などほかの情報と合わせて判断します。
例題1 残った割合の分母
説明用の観測で、条件Aの日は見つけた飛行機雲12本のうち9本が、発見から10分後も確認できました。条件Bの日は8本のうち2本でした。10分後も確認できた割合を求めてください。この結果だけで、Aの上空の水蒸気量がBの三倍だと言えますか。
答え・解説： Aは9÷12＝75％、Bは2÷8＝25％です。割合は三倍ですが、水蒸気量が三倍とは言えません。飛行高度、温度、初めに見つけた時点での雲の古さ、風による視野外への移動なども関係します。この調査で直接測ったのは、10分後も目で確認できた割合です。
「確認できなかった」にも、消えた場合と建物の陰へ移った場合があります。記録表には理由が分かる範囲で別の印を付けると、見えなくなった数を全部昇華の数として扱わずに済みます。
例題2 雲を運ぶ風と、飛行機の速さ
白い筋の一部ができた後、形を保ったまま毎秒15mの風で横へ運ばれる模型を考えます。4分後、その部分はできた場所から何m移動しますか。これは飛行機が4分間で飛んだ距離でしょうか。
答え・解説： 4分＝240秒なので、15×240＝3600mです。これは風で運ばれた雲の移動距離です。飛行機は雲を作った後も進んでおり、その速さは問題にありません。雲と飛行機を同じ動く物として計算しないことが要点です。
線の長さには、見え方の問題もある
空を見上げた写真の線が長いからといって、実際の雲も必ず長いとは言えません。近くの筋と遠くの筋、こちらへ向かう筋と横切る筋では、同じ長さでも見え方が変わります。写真から距離を求める問題では、高さや角度などの条件が別に必要です。
交差する筋を見ても、二機が同じ高さで交差した証拠にはなりません。紙に描いた二本の線は同じ面にありますが、空には奥行きがあります。時間をおいて通った飛行機の雲が、重なって見える場合もあります。平面図が表す範囲を意識しましょう。
安全に観察するには、太陽を直接見つめず、建物や木を目印にして雲の位置を記録します。時刻、筋の端の位置、太さ、切れ目、周囲の雲を簡単に書き留めると、どの変化を追っていたかが明確になります。飛行機が見えなくなってからも筋が残る様子は、雲が機体に付いて移動する物体ではないことを考える手がかりです。
白い線を見たら、「何が出たか」「何ができたか」「何によって動いたか」の三段階に分けて説明してみてください。水の状態変化と空気の動きが、一本の筋の中でつながります。
継続観測の間隔を決める際には、観察を始める時点もそろえたいところです。できた瞬間を見た筋と、十分前から存在していたかもしれない筋を一緒にして、発見後の時間を寿命と呼ぶことはできません。「発見後に残っていた時間」と「形成から消失までの時間」は異なります。時計の数字が精密でも、出発点が違えば比較する量がずれる。この点は雲の観測以外にも通じます。