雲ができる仕組み

雲は、水蒸気を含む空気が上昇し冷やされることによってできる。
大気中では、上空ほど気圧が低くなるため、上昇した空気は膨張する。膨張すると温度が下がる。
一定量の空気中に存在できる水蒸気量には限界がある。その存在できる最大の水蒸気量を飽和水蒸気量といい、この状態を飽和という。
飽和水蒸気量は温度が下がるほど少なくなる。「飽和」していない空気でも温度が下がっていくと、その空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量に近づき、ついには等しくなる。
非常に空気が澄んでいる場合には、さらに温度が下がると空気中の水蒸気量の方が飽和水蒸気量、つまり限界より多くなる。この状態を「過飽和」という。
気体である水蒸気から液体である水の粒（雲）への変化には、空気中にある海水のしぶきからできた塩の小さな粒や火山の噴煙及び工場からの煤煙などの雲のタネ(核）が必要。
これに水蒸気が付着し、次第に大きくなって水の粒となり、雲が出来る。

http://www.jma-net.go.jp/matsue/chisiki/column/cloud/rainsnow.html

雨や雪が降る仕組み

数km以上の上空では、大気の温度はいつも0℃以下であるため、この高さにできる雲は、過冷却な状態（0℃以下でも液体で存在している状態）の小さな水の粒と、氷晶という非常に細かい氷の結晶でできている。さらに上空の高さ約10km付近では、大気の温度は－40℃と低く、そこにできる雲は氷晶だけでできている。
上空の氷晶が落下して過冷却の水粒と氷晶が混在する層に入ったとする。
すると、氷晶は周りの水蒸気を集めて成長しようとする。
このとき、落下する氷晶のまわりの水蒸気の量が少なくなるので、それを補うように過冷却の水の粒が蒸発して水蒸気となり、氷晶に吸着し氷晶を成長させる。
氷晶は成長しながら落下し、0℃以上の空気の層を落下する間に溶けて雨となる。
大気の温度が低く、溶けずに地上に落下してきたものが雪となる。

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なぜ雪は白いのか

光には電波のように波長があり、物体によっては吸収する波長と反射する波長が異なるため、さまざまな色に見える。雪の結晶の一つひとつは透明だが、細かい結晶が折り重なると、光の乱反射効果によって白く見えるようになる。

初雪

気象庁における初雪とは、寒候期（１０月から３月まで）がきて初めて降る雪、みぞれでも良いとしている。ちなみに、主な都市の初雪の平年の日は以下のとおり。
（1980-2010年の平均）
札幌　１０月２７日
仙台　１１月２２日
東京　　１月　２日
名古屋　１２月１６日
大阪　１２月２６日
高知　１２月３１日
福岡　１２月１３日
鹿児島　　１月　６日

霰・雹・霙

あられ（霰）は、直径がおよそ２～５ミリほどの氷の固まり。雲の中を落ちてきた雪の結晶が、下からの上昇気流におし上げられて、また落下するということを何度も繰り返しているうちに、たくさんの水の粒が凍りついて降ってくるものをいう。

ひょう（雹）は、あられが直径５ミリ以上になったもの。ゴルフボール大のものや、時には野球ボールより大きいものが降ることもある。

みぞれ（霙）とは、雨と雪が混じったもの。上空から雪が降ってくる途中、地上近くの気温が高いと、雪がとけて雨になる。一部分とけずに雪のまま落ちてくると、みぞれになる。みぞれは、観測分類上は雪に含める。

津軽の7つの雪

津軽の雪
こな雪・つぶ雪・わた雪・みづ雪・かた雪・ざらめ雪・こほり雪
（東奥年鑑より）

典型的な冬型天気

北西の季節風は大陸では冷たく乾いているが、日本海を渡るとき海から熱や水蒸気の補給を受けるため、下層の大気が不安定になる。
この結果対流が起こり、雲が発生し、そのまま季節風に乗って本州などの山脈にさしかかって日本海側を中心に雪を降らせる。

太平洋側の雪

南岸低気圧とは、日本の南海上を主として東～北東に進む低気圧のこと
気温の低い1月後半～3月に南岸低気圧が現れると、太平洋側で降雪になることがある。
雨になるか雪になるかは、地上付近の温度や湿度によって決まる。

雨と雪の境界

雨・雪が気温と関係があることはよく知られ，解析によって気温との間によい相関があることが確かめられている。各地域で，雨・雪を判別する基準作りが進められてきた。降水の型（雨・雪）と各高度の気温との関係が統計的に調べられ，雨と雪の境界温度が求められ，現業に利用されている。

地表付近の大気の温度が 3℃以下のとき、雪が降りやすい。
高度1500m付近の大気の温度が －6℃以下のとき、雪が降りやすい。
高度5500m付近の大気の温度が－36℃以下のとき、大雪になりやすい。

目安として、さらさらした軽い雪は、降水量が1mmあたり積雪量では2cm以上、湿ったベタベタとした重い雪は1mmあたり1cm以下となる。

雪の結晶のいろいろ

角板


鼓形


広幅（梅花状）


樹枝付角板


扇形


羊歯状

「天から送られた手紙である」（中谷宇吉郎博士）

人工雪の研究から、雪の結晶の形は主に温度で決まることがわかった。
水蒸気の量が多いほど、雪の結晶は複雑な形になる。
地上で雪結晶の形を観察すると、雪ができた雲の温度と水蒸気の量を知ることができる。



雪の結晶の形は、基本的には二枚の底面と、六枚の柱面でつくられる六角柱であり、柱面の成長が速ければ板状に成長して角板や羊歯状、または樹枝状などの平らな結晶となり、底面の成長が速い時には、針状や角柱状などの細長い結晶になる。
柱面の成長が速いか、それとも底面の成長が速いか（平たくなるか細長くなるか）、ということは、雪の結晶が成長する時の温度によって変わる。
その温度は、０℃＞板状＞-４℃＞柱状＞-１０℃＞板状＞-２２℃＞柱状、であり、温度が下がるにつれて３回変化する。

色々な温度での雪結晶誕生からの落下距離
上部に成長時間に対する針・樹枝状雪結晶の大きさを示す。

観察した雪の結晶から成長に要した時間や雲中の落下距離も分かるようになった。