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　　1 大気の神秘 top

　　　　�@　大気とは

私たち人間は、大気の底にすんで、いつも大気を呼吸しています。 　それはちょうど、魚が水のなかに住んで、水を吸っているようなものです。 　ですから大気は私たち人間にとっては、食物や着物より、さらに大切なものといえます。 　最近おこった水爆の降灰などは、広い範囲にわたって大気をよごす重大な問題といえましょう。 　私たちの住む地球は、半径約六千四百キロの大きな球ですが、大気は、この地球の外がわをつつんでいる気体の層です。 　この大気の成分は、まず空気ですが、そのほかに水蒸気や水滴、時には煙や砂塵のような不純物がまじっていることもあります。

　空気の成分は、地球上大体どこでも同じで、容積比にして、窒素約七十八パーセント、酸素約二十一パーセント、アルゴンそのほかの気体約一パーセントからなっています。
　炭酸ガスやオゾンも、ごくわずか含まれていますが、これはところによって、その分量が違います。
　また一九三二年に、ノルウェーのヴェガード氏が、極光のスペクトルから研究した結果によると、二、三百キロの上空でもやはり、窒素、酸素、水蒸気があることかわかりました。
　酸素は生物の呼吸に、なくてはならなばかりでなく、火を焚いて熱を得るためにも必要です。
　しかし窒素が、酸素の作用をほどよく調節する役目をもっていることも、見のがせないことです。
　さて気体は、強い圧力で押えつけますと、容積はしだいに小さくなりますが、反対にその密度は大きくなり、圧力がへると膨脹して、密度は小さくなります。
　空気は水にくらべると、約千分ノ一の重さにすぎませんが、これを何千メートルも高くつみあげれば、その下のほうは、空気自体の重さによって、強く押えつけられ、その密度は大きくなります。
　たとえば、座ぶとんを数十枚もかさねたら、下のほうは、上の重さに押えられて綿の容積は小さくなり、密度は大きくなるようなものです。
　このようにして大気は、底のほう、つまり地面の近くが一番密度が大きく（濃く）、上にゆくに従って小さく（淡く）なり、ついにはなくなってしまうのです。

　　　　�B　対流圏の気象 top

　従って赤道付近では約十七キロ、両極付近では八、九キロとなり、日本の上空では十三、四キロとなっています。
　また日本の上空でも、夏は約十五キロ、冬は十三キロと変ってきます。
　この対流圏の上の境を、トロポポウズとか圏界面（けんかいめん）といっていますが、圏界面の気圧は、大体二百ミリバール以下ですから、圏界面の上には全体の二十パーセントの空気があるだけで、あとの八十パーセントの空気は、対流圏内にあることになります。

　　　　�C　成層圏の開拓 top

　このような高空の温度は、おもに学者が理論的に計算してもとめたものですか、三十六キロまでは、実際に探測気球といって、風船に計測器をつけてはかった記録です。
　また一九四六年に、アメリカでＶ2号ロケットを使って、百六十キロの上空まではかった記録がありその後一九四九年には、子持ちロケットで、高さ四百キロまで達したといわれています。
　成層圏の気流は、緯度によって違いますが、日本付近では、冬は三十キロの上空まで西よりの風が吹き、地上十四キロのところで風速は一番強く、平均五十メートル秒、最大風速はじつに百八十メートル秒にも達しています。
　このような猛烈な風をジエッ卜気流といっています。
　第二次世界大戦の末に、アメリカの西部各地をおびやかした日本の風船爆弾は、この成層圈下層の強い西風を利用して日本内地から送りだされたものですが、冬の季節では四日から六日ぐらいで、アメリカに着くことになります。
　また一九五二年十月エニウェトク環礁で行われた、第一回水素爆弾の実験も、その雲が十二キロの高さにまで達したといいますが、もし成層圏まで達しているとすると、灰は長く上空にうかび、この気流にのって地球を何回となくめぐることになります。
　このような成層圏は、長距離航空には大変よい航路となります。
　現在成層圏飛行には、多くジェッ卜機が使われていますが、これは強い西風を利用して、少しも雲の障害をうけることなく飛行できるためです。
　さらにジェット・エンジンは、温度が低ければ低いほど能率がよいといいますから、理想的な航空ができるわけです。
　ですから将来の長距離飛行は、みなジェット機による、成層圏飛行ということになるでしょう。

　　　　　�D　電離層の神秘 top

　高さ八十キロから約四百キロまでの大気の層を、電離層といいます。
　一九〇二年に、偶然にもアメリカのケネリー氏と、イギリスのヘビサイド氏が、同時にこの層の存在をとなえました。
　二人とも、直進する性質をもつ電波が、まるい地球上の遠方まで伝わるというのは、上空のどこかに電波を反射する腦がなくてはならないと考え、電波を上空にむけて発射して調べました。
　ところが予想どおり、その反射の記録をとらえることができたのです。
　その後、さらにくわしい実験によると、百キロ付近と二百キロから四百キロぐらいのところに、このふしぎな層があることがわかりました。
　そこで百キロ付近のをＥ層とし、あとのものをＦ層と名づけました。
　Ｆ層は、昼と夜とで違い、夏と冬とでもその高さが変化するので、無線の受信状態に時々変化をおこさせ、無線技師を大変こまらせます。
　電離層の高さでは、空気が非常にうすいので、酸素などの原子の一番外側にある電子が、太陽から出る紫外線のためにとびだして、電子とプラス電気をおびた原子とに分れ、いわゆる電離が行われると考えられています。
　そしてこのように電離した気俟の嘔では、電波のつたわる速度が早いので、電波の経路がまげられるのです。
　電気をおぴた原子や分子をイオンといいますが、この層では電子やイオンが盛んに運動して、稀薄な気体分子に衝突するため、前にのぺたように、美しいオーロラ（極光）が見られるのです。

　　　　　�E　死の灰 top

　このビキニ付近では、冬は、高さ五キロから二十キロくらいまでは西風が吹き、そのほかは東風が吹いていますから、二十キロ以上のぼった灰は、いくぶん日本付近にくるかも知れません。
　夏は海面上から三十キロの高さまで、ほとんど東風で、三十キロ付近の高空は、五十メートル秒の風速をもっています。
　従って夏はビキニの灰が、この反対貿易風におくられて、日本にくる危険がいっそう大きくなります。
　あるいは、一八八三年のクラカトア火山の大爆発のときのように、ビキニの灰も世界を一周して、一、二年のあいだ全世界が、この被害をうけるようになるかもしれません。
　成層圏では雨ができませんので、成層圏に入った灰は、なかなか落ちてこないものと思われます。

　　2　日本の気象 top

　北陸や山陰地方は、世界でもめずらしい雪の多い地方となっていますが、このような理由から、雪が多くなるのです。

　　　　　�A　梅雨と霖雨 top

毎年六月のはじめから七月の中頃までは、この両方の大気の力が同じくらいで、不連続線が日本列島にそってできますから、長いあいだ天気がぐずついて、雨の日が多いのです。これがいわゆるつゆ（梅雨）です。 　七月中ばになると、夏の大気がようやく勢力をまして、梅雨前線とよばれる不連絶線を、北のほうへおしやって、日本を完全に占領してしまいます。 　そこではじめて、夏らしい夏がやってきて梅雨あけとなるのです。 　これと反対に、夏の大気と大陸に勢力をもつ冬の大気とが交代する時に、ちょうど台風が日本をおそうため、梅雨に似た雨期がおこります。 　これが秋の長雨です。梅雨は九州や四国、東海道の西に強く、秋の長雨は、関東や東北地方に強くあらわれます。 　梅雨は稲の植付どきにあたり、秋の長雨は稲の収穫どきにあたるので、どちらも昔から、農業に深い関係をもっています。

　　　　　�B　気団のいろいろ top

これが南東にはり出して、日本本土にやってくるころは、温度もだいぶあがり、湿気も含むようになってきます。 　それでもなお私たちが経験するように、日本の冬は冷たく乾燥していて、シベリア気団の特性がよくあらわれています。 　小笠原気団の故郷は、小笠原諸島を中心とする北太平洋で、夏になると勢力をまします。 　この気団は暖かく湿気の多いのが特長で、日本の夏の天気を支配します。 　オホーツク海気団は、オホーツク海でそだって、春のおわりごろ南にむかって勢力をのばします。 　この気団は冷たく湿っているので、これが日本本土にやってくると、うすら寒く陰気な天気がつづきます。

　ことにこの気団と小笠原気団との境目にあたる前線の上では、雨のふることが多く、よく梅雨に似た現象をおこします。
　オホーツク海の水温が低い年には、とくにこの気団が発生して、夏になってもその勢力がおとろえず、東北地方や北海道では、涼しくて稲がみのらず、いわゆる冷害をおこします。
　また揚子江気団は、中国の揚子江流域にできるもので、湿り気はわりあいに少なく、温度は高いのですが、日本付近にくると性質か変ってしまいます。
　春の中ばごろ、いわゆる晩霜を見るときなどは、多くこの気団がやってきたときです。
　このような気団の考えは、ノルウェーの気象学者ベルシェロン氏が唱えだしたもので、天気の変化を研究するには、どうしてもこの気団を調べなければなりません。

　　　　�C　日本の暑さと寒さ top

　　　　�D　東北人と九州人 top

　　3　気象の利用 top

　　　　�@　発電と灌漑

　現在日本の水力発電所は、千四百ヵ所あって、その発電力は約七百万キロワッ卜とされています。
　ところが日本にある全水力は、二千万キロワットといいますから、現在開発されているのは、まだその三分ノ一にすぎません。
　そのうえ、今の発電所の多くは、自然に流れでる水を使っているので、冬になると水が不足して電力が弱くなります。
　そこで水力をむだのないように使うためには、どうしてもダム（溜池）をつくって、水をむだに流さないようにしなければなりません。　またこのようにダムをつくることによって夏から秋におこる洪水を防ぐこともできるのです。
　昭和二十七年から、五ヵ年計画で、合計五百四十万キロワッ卜の水力発電所を造ろうとしているのは、この水資源を利用して、電力による化学工業、金属工業などを盛んにして、その生産品を輸出し、食料や衣料の輸入をはかろうとしているのです。

　　　　�A　気候をつくる top

　また晩霜といって、五月のはじめごろ霜がおり、農作物を害することがありますが、このようなときは、畑の中で焚火をして霜を防ぐのです。
　ちかごろアメリカでは、人工による降雨を盛んに行っていますが、これを専門にやる会社さえできているといいます。

　　　�B　人工降雨 top

　そもそも雨がふるというのは、空中に浮いている雲の粒がたくさん集って、直径一ミリから二ミリくらいの雨滴になって、はじめて落ちてくるのです。
　自然の雲は、氷点下十五度くらいまでは、過冷却の水粒でできていますが、氷点下二十度以下になると、水粒は氷の結晶、すなわち氷晶となります。
　しかし、このような一様の水粒または、氷晶の雲の中では、雨滴はできないのです。
　ところが、過冷却の水粒の中に氷晶がまじると、水粒は蒸発して氷晶にくっつき、たちまちが粒の雪となり、地上に落ちはじめるのです。そして途中の温度が氷点以上のときは、雪がとけて雨になって降るのです。
　しかし過冷却水の層があっても、雲がじゅうぶん発達しないと、雨はふりません。
　この時その雲に、氷晶かまたはそのかわりになるものを撒くことが、すなわち人工降雨法で、この仕事を種まきといっています。
　そしてその種には何をつかうか、またその種をどのような雲にどうしてまくかが、人工降雨の秘訣となるのです。
　一九三〇年にオランダのフェラート氏が、ドライアイスを種につかったことがありますが、その結果ははっきり記されていません。
　アメリカでも、科学者のラングミュアー氏が、ドライアイスと沃化銀をつかいこれを過冷却水の積雲中にまいて、雨を降らせようとしました。
　ドライアイスは、似さんもよく知っているように固形の炭酸炭ガスで、氷点下八十度の低温をもっています。
　この小さな粒を過冷却水の中にまくと、水粒は冷やされてたちまち氷晶となり、まわりの水粒は蒸発してこの氷晶に凝集し、大きな雪の粒をつくるので、雲はきえて雪がふりはじめます。
　そしてこれが途中でとけて雨となるのです。
　沃化銀の分子の形は、氷の分子の形と大変よく似ています。
　そしてこれは、六百度以上に熱すると、煙となって飛散しますので、ごく細い分子として雲のなかへ送りこむことができます。
　もし沃化銀の粒子の直径が一ミクロン（千分ノ一ミリ）なら、氷点下四度の過冷却水のなかでも、昇華核（雪をつくる種）としての働きをもっています。
　つまり沃化銀は高い温度でも、雪の結晶をつくる力をもっているので、人工降雨の種に適するのです。
　そこでこの沃化銀は、地上や山頂において、木炭の火で発煙させて、これを雲のなかへ気流にのせて送りこむことができます。
　また火薬や硝石のように燃えやすい薬品とねり合せて、棒状にして気球につけ、雲のなかに飛ばし、氷点下十二度ぐらいで、自動的に発火するような方法も用います。
　このような方法によって、現在人工降雨を行っていますがその結果ははたしてどうでしょうか。
　一九四九年にニューメキシコで行われたジェネラル・エレクトリック社の実験の結果から、ラングミュアー氏は、
　「人工降雨はたしかに成功する。この実験では、三万三千平方マイルの地域に、人工で雨を降らせることができた。
　種まきの効果は数日後までもつづき、風下二千マイルの距離にも影響する」
　と報告しています。
　そののちオーストラリア、カナダ、ハワイなどで行った実験でも、雲のえらび方に注意すれば、人工降雨はかなり効果のあることを証明しています。
　日本においては、昭和二十六年秋、東京電力会社が福島県の秋元湖の付近で行いましたが、その結果、沃化銀の流れにそって、四十キロぐらいの間に霧雨があり、ドライアイスを用いた地域では、他の地域より雨量が多かったといいます。
　そのほか各地の電力会社が、競って実験を行いましたがいずれもその効果をみとめています。
　しかし人工降雨法は、あくまでもシャワーのコックをひねるような仕事であって、タンク、すなわち大気中に多くの水分がなければ、多くの降雨をみることはできない、というのが現在のところ正しい見方といえましょう。