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雨(あめ)とは、空から水滴が落ちてくる天候のこと。また、その水滴。

◆ 雨の成因

雨は、気象学的には、地球上で水が循環する過程(水循環)で起こる降水現象の一つと位置づけられる。

雨は、上空の気温(氷晶になるかならないか)により以下の二つに大別できる。すべての雨は空気中の水蒸気を起源とする(気体である)が、それ以降、液体と固体の状態を経て降る雨が冷たい雨、液体の状態だけを経て降る雨が温かい雨である。

ただし、これらとは異なる機構で発生する降水現象もある。冷たい雨と同じようなプロセスを経るもので、はじめから気温0℃を大きく下回る空気の中に入っていて、水蒸気が昇華して氷晶となるところから始まるものもである。これは具体的には細氷を指すが、雨とは異なるのでここでは詳説しない。

◇ 冷たい雨

水蒸気が凝結してできた水滴が、気温0℃を大きく下回る空気の中に(上昇して)入って凍り、氷晶となって成長し、気温0℃を大きく上回る空気の中に(落下して)入って融け、降る雨。解けずに降れば雪など(その他に霰、雹が含まれる)になる。

「気温0℃を大きく下回る空気」で凍るとしているが、実際の空気中では、気温が0℃を少し下回ったくらいでは凍結が始まらないことが多いためである。温度0℃以下で凍らない状態を過冷却と言う。

雲の中で一部の水滴が凍って氷晶になり始めると、まだ凍っていない過冷却の水滴は蒸発して氷晶の表面に昇華するため、急速に成長する。

氷晶が落下する途中で、気温が摂氏0℃より高い領域に達すると氷晶は融け始め、完全に融けると液体となり、雨粒となる。融けきれない場合は雪となる。地上の気温が摂氏2℃以上の場合、上空1500mで-6℃以上、または上空-5500mで-30℃以上で冷たい雨(または霙)である。

「気温0℃を大きく上回る空気」で融けるとしているが、これは、氷晶が0℃以上になっても、氷晶が昇華してその際に奪われる昇華熱により氷晶の温度が低下するため、0℃を数℃上回らないと完全に融けない。また、湿度が高いほどこのときの温度は低くなる。

日本の降雨の8割はこの「冷たい雨」の機構で起こるといわれている。

◇ 暖かい雨

水蒸気が凝結してできた水滴が、水滴のまま成長し、そのまま降る雨。こちらは気温0℃以上の場合の現象であるが、0℃以下であっても水滴が過冷却のまま凍結しない場合もある。

湿潤な空気が上昇すると、断熱膨張により冷却が起こり、凝結高度に達すると過飽和の状態になる。この際、大気中のエアロゾルを凝結核として雲粒が成長する。この成長はゆっくりしたものであるが、雲粒同士の併合過程により、一部の雲粒が急速に成長して重力に耐えきれなくなるほど大きくなる。この併合過程は、海洋性の積雲の場合に急速に成長する条件がそろっている。

◆ 雨粒

雨滴ともいう。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。

◇ 雨粒の大きさ

温帯地方の雨の水滴の大きさは、通常0.1〜3mm程度である。0.1mm以下の雨粒は雲の中の上昇気流によって落ちなかったり、落下中に蒸発してしまい、消えてしまうことがある。3mm程度以上の大きさの雨粒は途中で分解してしまうことが多い。そのため、熱帯地方の雨の水滴の大きさは、小さい雨が少なく温帯よりも大きいものの、3mmを大きく超えるような雨は降らない。

◇ 雨粒の形状

雨粒が空気中を落下するときの形は、雨粒が小さい場合は球の形をしているといわれている。雨粒が大きいときは、落下するときに空気に触れる下の面がやや平らになり、下が平らになった球の形をするとされている([外部リンク] 参考)。

雨粒の落下速度は、雨粒の大きさによって変わる。小さい粒は空気抵抗によって遅くなるが、大きな粒はおおよそ毎秒9m程度である。また、落下時は、空気の抵抗によって雨粒は平らなまんじゅうの形になる。涙滴と思われていたのは、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。

雨粒の大きさと粒の数の関係は、1947年に、マーシャルとパルマーが1ページの論文の中で、「マーシャル・パルマーの粒径分布」として表わせる、ということが発表された。実際には、全ての場合に適用できるわけではないが、おおよそ指数関数的な分布になっている。

◇ 日本の気象通報の区分

日本式の気象通報においては、水滴の大きさが直径0.5mm以上の場合を「雨」と呼ぶ。これよりも小さい場合は「霧雨」と呼び、天気記号も異なる。その他、時間雨量に換算して15mm以上の強度で雨が降る場合は「雨強し」、一過性の雨の場合は「にわか雨」に分類され、それぞれ天気記号が異なる。

◆ 雨の強さと雨量

雨の強さは、単位面積に降った雨がたまった深さで表わす。通常は時間雨量(1時間あたりにたまった深さ)をmm単位で表記するが、短時間の降雨の強さを表すために10分間雨量などを用いることもある。

気象庁では、時間雨量によって次のように分類している。

・ 弱い雨 - 3mm未満

・ やや強い雨 - 10mm以上20mm未満

・ 強い雨 - 20mm以上30mm未満

・ 激しい雨 - 30mm以上50mm未満

・ 非常に激しい雨 - 50mm以上80mm未満

・ 猛烈な雨 - 80mm以上

・ 小雨 - 数時間続いても1mm未満(分類上は弱い雨に含まれる)

・ 大雨 - 大雨注意報の基準雨量以上の雨(地域によって基準値は異なる)

なお、降水が雨のみの場合は雨量といい、雪や霰などの雨以外による降水も含めた場合は降水量という。

◆ 雨水の化学成分

雨水は大部分が水であるが、微量の有機物、無機物、特に重金属類を含んでいる。これらは雲が発生する際、あるいは雨となって地上に落ちてくる際に、周囲の空気や土壌から集めてくる。雨自体に臭いはないが、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。

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5.6とやや酸性を示す。雨が亜硫酸ガスなどを大気中から取り込み、強い酸性を示すものもある。日本では目安として、 pHが5.6以下のものを酸性雨と呼ぶ。

◆ 雨の観測

◇ レーダーによる観測

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