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雨

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/08 00:33 UTC 版)

雨の性質

Rain

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雨粒

落下する雨の水滴を雨粒（あまつぶ）といい、雨滴（うてき）ともいう。雨水が軒などから落ちるのは雨垂れ(あまだれ)、雨だれが落ちて打ち当るところを雨垂落(あまだれおち)という。なお、雨によるものではないが、濃霧の時、森林の中で霧の微小な水滴が枝葉につき、大粒の水滴となって雨のように降り落ちる現象を樹雨(きさめ、きあめ)という。

雨粒の温度は、概ね気温より冷たい傾向にあるが、落下してくる大気の気温や湿度に左右される。地表においては、おおよそ湿球温度に近い温度になると考えられている^[29]。

雨粒は太陽光を反射分光し、虹を作ることがある。

雨粒の大きさと形状

雨粒の大きさは、通常は直径1mm前後で、概ね直径0.2 - 6mmの範囲内にある。小さなものほど落下速度が小さく、特に直径0.5mm未満の雨粒が一様に降る状態の雨を霧雨（きりさめ）といい、ほとんど浮遊しているように見えるとされる。一方、直径6mmを超えるような大きな雨粒は分裂しやすく観測されにくい^[30]^[31]。

雨が降ってくるとき、雨粒の密度は、1m³あたり10個 - 1,000個程度である^[32]^[33]。雨粒の大きさと密度の関係は、「マーシャル・パルマーの粒径分布」として表せる（マーシャルおよびパルマー、1947年）。実際には全ての場合に適用できる訳ではないが、大きな粒ほど密度が低い、おおよそ指数関数的な分布になっている^[34]。

雨粒の落下速度は、雨粒の大きさにほぼ比例する。相当半径^{[注 2]}0.1mm（直径0.2mm）では終端速度70cm/s、0.5mm（直径1mm）では4m/s、1mm（直径2mm）では6.5m/sである。2mm（直径4mm）では9m/sに達するがこれより大きくなっても速度はほとんど変わらず、約9m/sが最大値である^[30]。

雨粒が空気中を落下するとき、雨粒が半径1mm（直径2mm）より小さい場合は、表面張力のためにほぼ球形をしている。これより大きくなると、表面張力が小さくなる代わりに空気抵抗が増し、雨粒の底面が平らなまんじゅうのような形状となるうえ、落下時に振動し始めて不安定となり、分裂しやすくなる。大きくなるほど壊れやすいため、実際に地上で観測されている雨粒は、最大でも直径8mm程度までである^[18]^[30]。

雨がしばしば涙滴形で描かれているのは、木の葉の先から露が落ちるときや、窓ガラスを伝う水滴が涙形をしているためである。1951年に北海道大学の孫野長治博士が空中を落下する雨粒の写真撮影に成功し、「まんじゅう形」を世界で初めて確認した。

雨水の化学成分

雨水は大部分が水であるが、微量の不純物を含んでいる。不純物の量は、雨水1リットル中に数mg - 数十mgのオーダーである。不純物の濃度は、雨の降り始めに濃い傾向があり、降り続くに従い、また雨量が増えるに従い薄くなっていく。また、季節や場所により大きく変動し、工業地帯では濃度が高い^[3]。

不純物の成分は煤などの燃焼由来の有機物、硫黄酸化物（硫酸）、窒素酸化物、塩素、ナトリウム、土壌由来の成分などで、重金属類が含まれることもある^[5]^[35]。これらは雲が発生する際（レインアウト）、あるいは雨となって地上に落ちてくる際（ウォッシュアウト）、周囲の空気から取り込まれる。降水量の多い日本では、大気中から地表への沈着物質の6 - 7割が雨による湿性沈着だと考えられている^[35]。

また核実験の後などには、雨水中に放射性物質が含まれることがある^[5]。

雨水中の水を構成する水素や酸素の同位体比は、海水に比べるとやや軽い同位体の比率が高く、大気中の水蒸気と比べるとやや重い同位体の比率が高い。また、気温が低いほど、緯度が低いほど、標高が高いほど、海岸から離れるほど、それぞれ同位体比は低くなる^[36]。

雨自体に臭いはないが、雷により産生されるオゾン、湿度が上昇することによって粘土から出されるペトリコールや、土壌中の細菌が出すゲオスミンが雨が降るときの臭いの元だと言われている^[37]^[38]。

通常でも雨水は大気中の二酸化炭素を吸収するため、pH（水素イオン指数）は6前後とやや酸性を示す。雨が硫黄酸化物や窒素酸化物などを大気中から取り込み、強い酸性を示すものもある。一方、土壌や燃焼に由来するアンモニウムやカルシウム成分を取り込み、pHが中和されることもある。中国東部では、石炭資源が豊富なためその利用により硫黄酸化物が大量に排出されると同時に土壌から黄砂などに由来するアンモニウムやカルシウムが排出され、汚染のポテンシャル自体が高い割に酸性雨の被害は顕著ではない。大気中の二酸化炭素濃度を考慮した平衡状態がpH5.6であることから、この値以下のものを酸性雨と呼ぶが、pH5.0以下とする定義もある^[35]。

特異な雨

通常とは違い、異物を含んだ雨、色の付いた雨が降ることがあり、俗に怪雨（かいう）と呼ばれる^[5]。

黄砂などの土壌由来の成分（砂や泥）や火山灰を含み、黄色や赤色を呈する雨が降ることがあり、泥雨（でいう）と呼ばれる。また赤色の場合は血雨（英語版）（けつう）とも呼ばれる。工業地帯の煤煙を含んだ雨は黒雨（こくう）と呼ばれる^[5]^[39]。

特殊な例として、雨と一緒に魚やカエル、穀物、木の実が降るような現象が世界各地で報告されており^[39]、"falls from the skies"の頭字語でファフロツキーズと呼ばれる。

核攻撃や核実験が行われた場所では、放射性降下物を含む黒い雨が降った例がある。1945年8月6日、広島市への原子爆弾投下の後、高レベルの放射能を持つ黒い雨が降った。この雨は触れただけで放射線障害の原因となり、二次被曝を引き起こした。核爆発により放出される大量の熱やその後の市街地の火災が上昇気流を起こし、大量の粉塵が混じったことで黒色を呈した。長崎市への原子爆弾投下後においても、黒い雨が降っている^[40]。

脚注

注釈

^ 配色は「気象庁ホームページにおける気象情報の配色に関する設定指針」（令和2年7月一部改訂）での解析雨量・降水短時間予報・レーダー・ナウキャストのものを使用した^[28]。
^ 大きな雨粒は変形するため、それを球形に換算した半径のこと。
^ SYNOP・SHIPなどに用いる96種天気。地上天気図#天気参照。
^ METARやTAF

出典

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