何で雲って白いの？｜身近な科学を探究しよう！

「あれって何で？」って、子供に聞かれることありますよね？
身近で起こる出来事を科学的に探究したいと思います！

今回は、「雲ってなんで白いの？」という疑問。

雲の色を知るためには、雲が何で出来ているかを知り、光の特性を知る必要があります。雲がそもそも何なのかと雲の色を知るための光の特性と物理現象を整理して、雲の色の好奇心を探究していきましょう！！

雲は何で出来ているか？

雲が何でできているのか？

晴れ渡る空に、浮かぶ白い雲を見るととてもいい気分になりますよね。

この空に浮かぶ白い雲ですが、そもそも何で出来ているのでしょうか？

実は、水と氷の粒で出来ています！

海にある大量の水分から、太陽の熱などにより蒸発し、水蒸気として大気中に出てきます。

その水蒸気たちは、上昇気流ではるか上空まで運ばれていくと、今度は急激に冷やされ、水や氷の粒になるのです。この水や氷の粒は「雲粒」と呼ばれ、大きさはだいたい3～10μm（人の直径が6～8μm）、とてもとても小さな粒です。

雲が空に浮いているのは何故？

この水や氷の粒は、イメージ通り、支えられなければ、下に向かって落ちていきます。ですが、実際には雲は空に浮かんでいますよね？

それは、上昇気流で下から支えられいるからです。

落下しようとする力と上昇気流の上向きの力がちょうどバランスする高さで浮いているのです。

余談ですが、上昇気流の力が足りなくなったり、水や氷の粒が多くなってくると、どうなると思いますか？

上昇気流では支えられなくなるため、水や氷の粒が地上に向かって落下してくることになります。

もうお分かりだと思いますが、それが雨や雪ということになります。
地上の温度も低く、氷の粒のまま、落ちてくれば、それは雪であり、その途中で溶けてしまうのであれば雨になるということです。

雲が白く見える原理

さて、雲が白く見える理由を探究していきましょう！

空が青く見える原理と同じ？！

実は空が青く見える理由とほぼ同じ物理現象により、雲は白く見えています。

何で空が青く見えるのか？については、下記記事を参照ください！

何で空は青いの？何で夕日は赤いの？｜身近な科学を探究しよう！

一方で、雲の構成要素である水や氷の粒は、同様に小さい粒子ですが、光の波長よりも大きな粒子です。

そのため、光が水や氷の粒にぶつかると、人の目に見える可視光の全ての光を散乱させます。この散乱をミー散乱と呼びます。

可視光全てを散乱させるために、雲は白く見えるのです！

また、光の散乱が白く見える理由のため、夕立を降らせそうな分厚い雲は、遠くにあれば真っ白な雄大な雲に見えますが、真上付近に来ると、光が不足し、黒い雲になるのです。

補足ですが、可視光を全て重ね合わせると白く見える話は、下記の記事で、もう少し詳しく整理してます。

何で海は青いの？｜身近な科学を探究しよう！

雲が見える原理の身近な例

光の波長よりも大きな粒子（それでも十分小さいですが）に光が当たり、散乱した結果、白く見えるという原理は、より身近なものでも触れています。

例えば、牛乳って真っ白ですよね。水とは違って、少量でも白いです。
牛乳の中には脂肪球（1～100μm）がありますが、この波長よりも大きな脂肪球に光がぶつかり、全部の光が散乱するために、白く見えるという訳です。

まとめ

今回は、何で雲は白く見えるか？を整理してみました。いかがでしたでしょうか？

雲は水や氷の粒で出来ており、水や氷の粒は非常に小さいですが、光の波長よりは大きいです。その水や氷の粒にぶつかった光は、全ての色の光を散乱するため、白く見えるということでした。

子供は身近な出来事に好奇心を持って、「なんでだろう？」を良く聞いてきますよね。
是非、この「何で？」「どうして？」を大事に、一緒に堀り下げていくことで、子供の驚きと感動を生み出すことで、好奇心を刺激し、探求心をくすぐっていきましょう。

＜参照＞
株式会社オプティカルソリューションズ｜レイリー散乱とミー散乱の違い
生活と科学｜補色が見える原理