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お天気豆知識
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ノコギリの刃のような雲
 
境界面が波立つ
(図1)
ケルビン・ヘルムホルツ波
(図2)
 昔、どこかの店のショーウィンドウで見たような気がするのですが、それは濃度の違う液体が入っているガラスでできた箱で、傾けると液体の境界面が波立つという物です(図1)。

 この容器の中では、密度が大きい液体は下の方に向かって動き、密度が小さい液体は上の方に動き、その境界面に波ができます。 ガラスの水槽に真水と色を付けた塩水を入れてしばらくすると上は真水となり下が色の付いた塩水に分離するので、それを傾けてもその境には波ができます。
その波は、(図2)の(a)に示したように、最初はなめらかな波ですが、やがて波の頭の部分が盛り上がって来て渦巻きができ、やがてその渦巻きの中も埋め尽くされ、波は解消されます。

 一般に、密度が違う流体(液体や気体のこと)が接していて、それぞれの動く方向が違ったりお互いの速度が違うと境界面に「波」ができますが、それをケルビン・ヘルムホルツ波と言っています。ケルビン・ヘルムホルツ波は、(図2)に示したように時間とともに(a)から(d)へと波の形が変化し、やがてその波は解消します。






 当然、空気中にも密度が違う流れがあり、その境目では条件さえそろえばケルビン・ヘルムホルツ波は発生します。(図3)の写真を見てください。
ノコギリ刃のような雲
(図3)1996年6月18日18時15分
大阪府枚方市南楠葉にて撮影
 雲の上側の部分が、ノコギリの刃のようになっています。正直、この雲を目の前にしたときは驚きました。この雲を見たときにケルビン・ヘルムホルツ波による雲という認識はなく、変わった形をした雲、異様な形をした雲だったので、とにかく写真に撮りました。しばらくの間、この雲を見ることができましたが、とにかく異様な雰囲気でした。この写真は、所々毛羽立っていますが、もっとみごとなケルビン・ヘルムホルツ波による雲の写真が表紙となっている本(図4)もあります。
「An Introduction to Atmospheric」表紙
(図4)「An Introduction to Atmospheric」
(Carmen J. Nappo,2002,ACADEMIC PRESS)

 航空機の飛行にとってやっかいな現象はいろいろありますが、ケルビン・ヘルツホルム波も航空機にとってやっかいな存在です。飛行機で旅行中、大きく揺れたりしたことが有りませんか?私も梅雨期に小松から羽田に飛んだときに乗っていた飛行機が大きく揺れ、ある乗客のテーブルからはコップが落っこち、中の物がこぼれたのを見たことがありました。また、旅客機が水平飛行中に急激に飛行高度が下がり、通路を歩いていた人が天井にたたきつけられてケガをしたというニュースを聞いたこともあります。


 飛行中の飛行機が激しく揺れたり、急激に飛行高度が下がったりする原因は、空気中の波動、すなわちケルビン・ヘルツホルム波による乱気流が関係しています。雲の中を飛行中に揺れることはありますが、時にはよく晴れたところを飛んでいても大きく揺れることがあります。これもケルビン・ヘルツホルム波による乱気流が関係していますが、空気が乾燥していたために雲が発生していません。このように晴天中に発生する乱気流を晴天乱気流と言います。
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