暖かい日に氷の粒が降ってくると、「地上はこんなに暖かいのに、どうして凍るの？」と感じます。まず分けたいのは、地上の気温と雲の中の温度です。地面近くが暖かくても、背の高い雲の上の方には、氷ができるほど冷たい場所があります。降ってきた粒の出発点を、地上に置かないでください。
あられとひょうの区別は、冬か夏かだけでは決まりません。気象庁の用語では、雲から降る氷の粒のうち直径5mm未満があられ、積乱雲から降る直径5mm以上の氷塊がひょうです。5mmという境目と、「直径」という測る長さを一緒に覚える必要があります。
5mmちょうどを、どちら側へ入れる？
「5mmより大きい」と「5mm以上」は違います。直径5mmちょうどの氷の粒を分ける例なら、ひょうの側に入ります。境目の数値をまたぐ問題では、数字を見つけるだけでなく、以上・未満の言葉まで囲んでおきましょう。
半径と直径も混ぜないようにします。半径が3mmの球なら直径は6mmです。3という数字だけを基準の5と比較すると、逆の分類になります。写真に添えられた長さが粒を横切る全体なのか、中心から端までなのかを確かめることも、理科の読み取りです。
上昇気流が、氷の成長する時間に関わる
積乱雲の内部には強い上昇気流があります。氷の粒に過冷却の水滴が付いて凍るなどして、粒が成長します。過冷却の水滴とは、0℃より低い温度でも液体の状態で存在する水滴です。「0℃未満の場所にある水は、全部固体」と決めると、成長の説明が読み取れません。
粒の落ちる動きと、上向きの空気の流れが組み合わさることで、雲の中にとどまって成長する場合があります。その後、上昇気流で支えられなくなった粒などが落下します。粒が大きくなる道すじは複雑なので、決まった回数だけ上下すればひょうになる、と回数を暗記するものではありません。
暖かい空気を通るなら、必ず全部とける？
落下中に暖かい層を通れば、氷はとけていきます。しかし、地上へ着くまでに全部が液体になるとは限りません。初めの粒の大きさ、通る空気の温度、暖かい所を通る時間などが関係します。地上の気温一つから、上空に氷がないとも、地上へ氷が届かないとも判断できないのです。
ここで雪と混同しないことも大切です。ひょうは、大きく育った氷塊として落ちてきます。雪の結晶が地上で冷やされてひょうになる、という順序ではありません。名前の漢字や見た目の白さより、どこでどのように成長し、何の状態で到着したかを説明します。
例題1｜氷の粒を、基準に従って分ける
積乱雲から落ちてきた球形の氷の粒A・B・Cを、降った直後に測ったものとします。Aは直径4mm、Bは直径5mm、Cは半径3mmでした。あられとひょうに分けてください。とけた量や測定誤差は、この例題では考えません。
答え・解説： Aはあられ、BとCはひょうです。Bは境目の5mmを含む側です。Cは直径が3×2＝6mmなので、ひょうになります。比較する欄へ4、5、6と直径をそろえてから線を引くと、単位だけでなく長さの種類まで合わせられます。
例題2｜地上の温度で否定できる？
観測の練習用の設定として、地上の気温が20℃、発達した雲の上部が−15℃だったとします。「地上が0℃より高いから、この雲から氷の粒が降ってくることはあり得ない」という説明は正しいですか。また、この二つの温度だけで、必ずひょうが降ると言えますか。
答え・解説： どちらも言えません。雲の上部は地上と異なる温度で、氷ができる条件を考えられます。氷が全部とけずに地上へ届く場合もあるため、地上が20℃という理由だけでは否定できません。ただし、粒の成長、上昇気流、落下中の変化などが分からないので、必ず降るとも断定できません。
観察記録には、測った時点も添える
氷の粒を暖かい室内へ持ち込めば、小さくなっていきます。時間がたって直径4mmになったという記録だけでは、落下直後も4mmだったとは限りません。測定した時刻や保存状態を書かずに、違う場所の記録と比較しないようにしましょう。図の数値が何時のものかも重要です。
実際に降っている最中に外へ出て、粒を拾うことはしません。強い雨や雷を伴う場合もあるため、観察は安全な場所から行い、資料や写真で考えられる部分を先に進めます。粒の分類、雲の仕組み、現場での行動は別の判断です。理科の知識を使う場面ほど、観察できない条件を無理に埋めないでください。
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