なぜ雲は空に浮かんでいるの？
まず答え
雲は、非常に小さな水滴や氷の粒の集まりです。一つ一つの粒は小さく、落ちる速さがとても遅いうえ、雲の中の上向きの空気の流れにも支えられます。そのため、雲全体が空に浮かんでいるように見えます。
30秒でわかる
水蒸気を含んだ空気が上昇すると、空気は膨らんで冷えます。水蒸気は冷えると、空気中の小さな粒を中心に水滴や氷の粒へ変わります。これらがたくさん集まったものが雲です。粒が小さい間は、重力で落ちようとしても空気の抵抗や上昇する空気の影響を受けるため、すぐには地面へ落ちません。
そもそも雲とは？
雲は、水蒸気という目に見えない気体のかたまりではありません。水蒸気が冷えてできた、目に見える小さな水滴や氷の粒が集まったものです。低い雲は主に水滴、高い雲は氷の粒を含むことがあります。
水蒸気を含んだ空気が上へ動くと、周りの気圧が低くなって空気が膨らみます。空気は膨らむと温度が下がるため、水蒸気が水滴や氷の粒になりやすくなります。こうして雲が生まれます。
小さな粒はなぜすぐ落ちないの？
水滴や氷の粒には重力が働くので、本当は下へ落ちようとします。しかし粒がとても小さいと、重さに対して空気の抵抗の影響が大きくなり、落下はゆっくりになります。雲の粒は空気中をゆっくり動きながら、長い時間とどまることができます。
上昇する空気も支えている
雲ができる場所では、暖かく湿った空気が上昇していることがよくあります。上向きの空気の流れは、小さな水滴や氷の粒を下へ落ちにくくします。つまり雲は、粒が小さいことと、空気が動いていることの両方によって空にとどまって見えるのです。
ただし、雲が固まりになって空中に浮いているわけではありません。雲の中では粒が生まれたり蒸発したりし、風に運ばれながら形を変えています。
雨になるのはいつ？
雲の粒どうしがぶつかってくっつくと、だんだん大きくなります。粒が大きく重くなると、空気の抵抗や上昇気流だけでは支えきれなくなります。そこで粒が雲から落ち始め、途中でさらに大きくなれば雨になります。氷の粒が落ちてくれば、雪になることもあります。
よくある勘違い
「雲は水蒸気だから軽いので浮く」という説明は正確ではありません。水蒸気は透明で、そのままでは見えません。空に見えている雲は、水滴や氷の粒が光を散らしているものです。
身近な例
冬に吐く息が白く見えるのも、温かく湿った空気が冷えて、小さな水滴ができるためです。これと似たことが空の高いところで起こると、雲になります。地面の近くで同じように水滴が漂うと、霧と呼ばれます。