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空気の成分、水蒸気は?
 
 人間は生きていくために、空気中の酸素(O2)を吸って二酸化炭素(CO2)を出しています。(図1)はある一定量の乾燥空気の成分比です。
乾燥空気中の成分比
(図1)乾燥空気中の成分比
この図からわかるように、空気の約78%が窒素(N2)で、酸素は約21%です。空気は窒素と酸素の占める割合が多く、その他のガスが空気中に占める割合はごくわずかです。この構成比は、上空80kmまでほとんど変わりません。ちなみに、我々の生活に影響する天気現象は地上から10kmぐらいの範囲で起こっています。
 
 空気中のガスの成分比が上空でもほとんど変わらないことを最初に確かめたのは誰でしょう。それはフランス人の科学者ジェイン・ビオット(Jean Biot)とジョセフ・ロイス・ガイルザック(Joseph Louis Gay-Lussac)です。彼らは1804年8月27日に水素ガスを充填した気球にゴンドラを付けて、高度約7,000mまで上昇しました。勿論、現在の航空機のような気密室付きのゴンドラではありません。彼らは上空の空気のサンプルを取って地上に戻ってから分析し、窒素と酸素の成分比が地上と同じことから、上空の空気も窒素と酸素の構成比は地上と同じと結論しました。彼らは動物も乗せて上昇し、高度が高くなると動物がどうなるかも観察しました。三週間後ガイルザックは一人で上昇し、高度とともに温度がどのように変化するかを観測しました。

 さて話は変わりますが、我々の生活に大きく影響する天気現象の、「雲、雨、雪……」はすべて空気中の水蒸気が変化して出来たものです。しかし、空気中の水蒸気が空気中に含まれる割合は一定していません。冬型の気圧配置のとき、太平洋側、特に関東の平野部では乾燥した晴天となります。洗濯物はよく乾き、乾した布団は乾燥してふっくらとなり、寝るとき暖かくて気持ちがいいですね。反対に梅雨期はじめじめした天気となり、このような天気のとき洗濯物はさっぱり乾きません。それどころか、大雨が降って川が氾濫したり、土砂崩れを起こすなど大きな災害となることもあります。水蒸気は水に変わるときに空気中にエネルギーを出し、水が蒸発して水蒸気になるときに回りからエネルギーを取り込みます。このエネルギーのやり取りが雲を発達させたり、台風の発達や衰弱にも大きく影響します。毎日の天気を左右する空気中の水蒸気は時間や場所(上空も含みます)によって大きく変化し、天気予報では神出鬼没の水蒸気の動きをいかに正確につかむか悩まされています。でも、水蒸気の量が絶えず変化するので天気の変化があり、日々の生活や毎日見る景色に彩を添えてくれます。
夕焼けに彩を添える雲
夕焼けに彩を添える雲
(水蒸気の量が時間・場所で変化するから現れる)

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