霧は、地表付近の空気中に小さな水滴などが浮かんで見通しが悪くなる現象です。空気が冷えて水蒸気が凝結する場合でも、冷えた経路には違いがあります。放射霧は夜間の地面の冷却との関係を、移流霧は湿った空気が冷たい面の上へ移動する関係を読みます。「朝に白かった」という時刻だけで種類を決めるものではありません。
空気が冷える道筋を描く
晴れて穏やかな夜に地面が放射によって冷えると、地面に接する空気も冷やされます。十分に水蒸気を含んでいれば、露点に近付き、霧の発生につながることがあります。一方、暖かく湿った空気が冷たい海面などの上へ運ばれれば、移動しながら冷やされる場合があります。地面の冷却と空気の移動を別の矢印にして考えましょう。
どちらの説明にも「冷えた空気に含み切れない水蒸気が凝結する」という関係がありますが、風の役割は同じではありません。風があるなら霧は絶対にできない、と放射霧の典型条件を霧全般へ広げないことが重要です。観測した風向、風速、地面や海面の温度なども判断の材料になります。
例題1 冷却で水滴になる量
1m³の空気に水蒸気が10g含まれています。冷えた後の温度では、同じ体積の空気が飽和したときの水蒸気量を8gとします。体積変化、流入出、水滴の落下を無視する模型で、100m³から水滴になる水は何gですか。
答え・解説： 1m³あたり10−8＝2g、100m³では200gです。初めにあった1000gの水蒸気が全部水滴になるわけではありません。冷却後にも800gは水蒸気として残っています。「霧ができた」と「水蒸気がゼロになった」を同じにしないでください。
この計算は霧のできる水量の模型であって、200gなら見通しが何mになるかまでは分かりません。水滴の大きさや分布なども視程に影響します。水量を計算できたことと、視界の程度を予測できたことを分けて扱います。
例題2 観測記録から冷え方を選ぶ
A地点では、晴れて風の弱い夜に地表の温度が下がり、明け方に霧が出ました。B地点では、湿った南寄りの空気が冷たい海面の上を流れてきて、昼にも霧が続きました。資料から、それぞれ主にどの冷え方を考えますか。
答え・解説： Aは地面の夜間冷却による放射霧、Bは暖湿な空気の移動による移流霧を考える根拠があります。「Aは朝だから」「Bは海だから」だけでは説明が不足します。Aでは晴天・弱風・地表の冷却、Bでは空気の流入と冷たい面の組合せを挙げます。
実際の霧では複数の作用が重なる場合もあります。この例題は冷却経路を見分けるために特徴を明示した記録です。観測情報が少ない写真一枚に対して、同じ強さの断定をすることはできません。
露と霧を見分ける位置の違い
草の表面に水滴が付いている場合と、空気中に水滴が浮かぶ場合では、水滴ができた場所が違います。どちらも冷却と関係していても、草に露が付いたことだけで空中に霧があると判断しません。逆に霧の中で表面が濡れることもあるため、濡れた原因を見た目だけで一つに絞らないようにします。
霧の資料を読むときは、温度が下がった対象を言葉にすると整理できます。地面が先に冷えたのか、空気が冷たい場所へ来たのか、異なる空気が混ざったのか。既存の混合による湿度計算と本稿は、冷却に至る過程が違います。飽和水蒸気量の表を使う前に、観測地点を通る空気の道筋を一本描くことが、理由を問う問題の答えにつながります。
霧の発生時刻より、空気の通り道を見る
放射霧は夜間の地面の冷え方と結び付けて説明されますが、朝に見えた霧をすべて放射霧に分類することはできません。夜の間に湿った空気が移動してきた可能性もあります。観測表では雲量、風、地面や海面の温度、空気が来た方向をまとめて読みます。時刻は手がかりの一つであって、分類を単独で決める札ではありません。冷やされた場所と冷やす原因を説明できるかを確かめると、用語だけの暗記から離れられます。
霧と露は、同じように冷却に関係していても、水滴が存在する場所に違いがあります。草や窓などの表面に水滴が付く観察と、空中の細かな水滴で見通しが悪くなる観察を分けてください。霧が見えたから、空気中の水蒸気そのものが白く見えているわけではありません。例題の凝結量は気体から液体になった水の質量であり、その後の滴の大きさや分布まで計算した値ではありません。
百立方メートルの空気を一定の体積として扱った例題では、初めに含まれる水と、冷却後に気体で残れる水との差を求めています。実際の移流では空気が出入りし続けるため、ある場所に見える霧の量を、この閉じた箱の計算だけから決めることはできません。霧が濃くなる理由には冷却だけでなく供給される湿った空気も関係します。入試の資料で固定した空気のかたまりを追っているのか、観測地点を通過する空気を見ているのかを確認すると、使う体積の意味が明確になります。
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