雨、雪、氷点高度

1個の雨粒ができるには、数百万個もの雲粒が集まる必要があります。

ほとんどの雲が雨を降らせない理由

晴天の雲が浮かぶ日に空を見上げると、地面には届かない何トンもの水を見ていることになります。雲粒は小さく、直径は通常約0.02 mmです。落ちる速さが非常に遅いため、雲を支える弱い上昇気流だけで空中にとどまれます。USGSによると、降水として雲を離れるには、落下速度が上昇気流を上回るまで大きくならなければなりません。

大きくなるのは簡単ではありません。1個の雨粒には、数百万個の雲粒に相当する水が含まれます。暖かい雲では、衝突・併合によって雲粒が成長します。大きな雲粒は少し速く落ち、小さな雲粒にぶつかって合体します。氷点下まで達する雲では、ベルジェロン過程という、より速い経路があります。氷晶と過冷却水滴が並んで存在し、氷晶が水滴の水分を取り込んで成長します。氷晶は雪として落ち、途中で融けて雨になることがよくあります。中緯度の雨の多くは、最初は雪です。

雨粒は涙の形ではない

絵では雨粒を涙の形で描きますが、USGSの説明は違います。半径が約1 mm未満の雨粒は丸い形です。大きくなると下から押す空気で底が平らになり、直径2～3 mmではハンバーガーのパンのようになります。約4～5 mmになると、底のくぼみがパラシュート状に開き、小さな水滴に分かれます。そのため、雨粒はビー玉ほどの大きさにはなりません。

雨か雪か、0 °Cの高さをたどる

空気は通常、高い場所ほど冷たくなります。NASAが使う標準大気では、1 kmにつき約6.49 °C冷えます。海面高度で15 °Cなら、0 °Cの高さは約15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 kmです。5 °Cなら約0.8 kmに下がります。その上から降る雪は、この高さを通過すると融けます。0 °Cの高さが地面に達すると、雪は雪のまま届きます。モデルの山を見ましょう。気温を動かすと白い部分が広がったり縮んだりします。0 °Cの高さより上の地面だけに雪が残るためです。

実際の空気は、必ずしも標準どおりではありません。地面近くの冷たい空気の上に、暖かい層があることもあります。暖かい層で融けた雪は、地面に達する前に再び凍って氷の粒（凍雨）になることがあります。氷点下でも液体のままの水滴は、冷たい表面に触れると凍り、着氷性の雨になります。わずか1～2度の違いで、濡れた道路がスケートリンクのようになるため、予報担当者はこの層構造を注意深く観察します。

NOAAによると、海と陸を合わせた世界の平均降水量は、年間約980 mmです。分布は非常に不均一です。USGSによると、2017年のコロンビアは約3,240 mm、エジプトは約18 mmでした。覚えておくと便利な換算は、1平方メートルに降る1 mmの雨が、ちょうど1 Lの水になることです。