空気中の水の振る舞い

　 晴れたり曇ったり雨が降ったりと毎日の天気の変化は、空気中の「水」が大きな役割をしています。雲や雨は空気中の水蒸気が変化してできたものですし、蒸し暑いのは空気中に水蒸気がたくさん含まれているからです。「水」は自然界の中で温度が変わることにより、液体（水）・気体（水蒸気）・固体（氷）と状態を変えます。水は状態が変わるとき、様々な振る舞いをします。
水が凍るときは、体積が約1割増加します。厳寒のとき、水道管が破裂するのはこのためです。その他にも、栓をしたままジュースやビールを冷凍庫の中に入れておくと、栓が取れて中身が吹き出して凍っています。湖が凍ると、諏訪湖の「御神渡り」のように氷が割れて、その割れ目が湖を横断します。
水は比熱（熱容量）が大きく、土（陸地）に比べると、暖まりづらく冷えにくい物質です。このために海岸地方は内陸に比べて冬は温暖であり、夏は涼しくなります。陸地は1日の温度変化がありますが、湖や海はほぼ一定となります。日中は陸上が海上よりも温度が高いため、陸上で上昇気流ができて海から陸に向かって風が吹きます。夜は陸上の方が海上に比べて温度が低いため、海上で上昇気流ができ陸から海に向かって風が吹きます。（バックナンバー「窓際の冷たい風と地球規模の空気に流れ」参照）
気象現象で「水」の最も重要な性質は、水蒸気になったり氷になったりするときに、周囲（自然界では空気）と熱のやりとりをすることです（図1）。水が蒸発するとき、周りから熱（気化熱）を奪います。反対に水蒸気が水（水滴）になることを凝結といい、凝結の熱（潜熱）を出し周りを暖めます。

（図1）水の変化と熱量

夏、地面の打ち水が涼しく感じるのは、その水が蒸発するときに周りから熱を奪うからです。冷たい飲み物をコップに入れて暖かい部屋に置いておくと、コップの周りに水滴が付き、コップの中身はぬるくなります。これは冷たいコップに水蒸気が着き、水蒸気が冷やされて水滴に変わったからです。「水蒸気が冷やされて」と書きましたが、見方を変えると、水蒸気の「熱」がコップに伝わっています。
台風付近では、熱帯海域の高温多湿な空気が上昇して凝結（水蒸気が水滴に変わる）して雲粒になります。このときに出す多量の潜熱（1グラムの水蒸気が凝結すると約600calの熱を放出する）は、その周りの空気を暖めて軽くし上昇気流を強めるため、台風をますます発達させるエネルギー源となっています。夏、入道雲（積乱雲）の急激な発達でも、水蒸気が雲粒に変わるときに放出される「熱」が大きな役割を担っています。

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