飛行機雲は「水」でできている

青空に長く伸びる飛行機雲は、飛行機のエンジンの排気ガスに含まれる水蒸気が、上空の極めて冷たい空気と混ざり合うことで発生する、一時的な「人工の雲」です。その正体は、微細な水滴や氷の結晶からなる身近な気象現象なのです。

青空に描かれる白い筋：飛行機雲の不思議な正体

青い空に長く尾を引く白い筋、飛行機雲。私たちの誰もが一度は目にしたことがあるこの美しい光景は、一体何でできているのでしょうか？単なる煙だと思われがちですが、その正体は、私たちが普段目にする雲と同じく、科学的なメカニズムによって生まれる「人工の雲」なのです。

飛行機雲は「水」でできている

飛行機雲の主な成分は、実は水、それも微細な水滴や氷の結晶です。飛行機がジェットエンジンで飛ぶ際、燃料が燃焼することで水蒸気が生成され、これが排気ガスとして機体後方から排出されます。この高温・高湿の排気ガスが、上空の極めて冷たい空気と急激に混ざり合うことで、目に見える白い筋となるのです。

飛行機雲ができる条件とは？

飛行機雲はいつでも発生するわけではありません。いくつかの特定の気象条件が揃うことで初めて形成されます。

• 高い高度と低い気温

  飛行機は通常、地上約8,000メートルから12,000メートルの成層圏下部を飛行します。この高度では、大気の気温は-40℃から-60℃と非常に低く、時にはそれ以下になることもあります。このような極端な低温が、排気ガス中の水蒸気を瞬時に冷やし、凝結させる重要な要素となります。

• 十分な湿度

  上空の気層に適度な湿気があることも、飛行機雲が形成され、さらに長く維持されるために不可欠です。湿度が低い乾燥した空気では、たとえ一時的に水滴が形成されても、すぐに蒸発してしまい、飛行機雲は短時間で消えてしまいます。逆に、湿度が高い空気の中では、一度できた水滴や氷の結晶が蒸発しにくく、長く空に残ることになります。

• エンジンの排気ガス

  ジェットエンジンから排出される高温の排気ガスは、大量の水蒸気を含んでいます。ジェット燃料の主成分である炭化水素が燃焼する過程で、水と二酸化炭素が生成されるためです。さらに、排気ガスにはごく微量のすすの粒子も含まれており、これらの粒子が水蒸気が水滴や氷の結晶になるための「凝結核（ぎょうけつかく）」として重要な役割を果たします。

飛行機雲が生まれるメカニズム

具体的な形成プロセスを見ていきましょう。エンジンから勢いよく噴き出す摂氏数百度の排気ガスは、マイナス数十度の上空の空気と一瞬で混ざり合います。この急激な温度変化によって、排気ガス中の水蒸気は過飽和状態となり、凝結核となるすす粒子や大気中の微粒子を足場として、急速に微細な水滴（過冷却水滴）や氷の結晶に変わります。

私たちの身の回りでも、寒い日に息を吐くと白くなる現象に似ています。口から出る暖かい湿った空気が、外の冷たい空気と混ざり合うことで、含まれる水蒸気が小さな水滴となり、白く見えるのです。飛行機雲は、これと同じ原理が、より大規模に、そしてはるかに低い気温の上空で起きている現象だと考えると理解しやすいでしょう。

すぐに消える雲と、長く残る雲

飛行機雲の中には、飛行機が通り過ぎた後すぐに消えてしまうものと、何十分も、時には数時間も空に残り続けるものがあります。この違いは、その時の上空の湿度と安定性によって決まります。

• 短命な飛行機雲：上空の湿度が低い場合、形成された水滴や氷の結晶はすぐに周囲の乾燥した空気に蒸発吸収され、飛行機雲は瞬く間に消えてしまいます。
• 長命な飛行機雲：上空の湿度が高く、さらに大気の動きが安定している場合、水滴や氷の結晶は蒸発しにくく、むしろ周囲の水蒸気を取り込んで成長することもあります。これにより、飛行機雲は長く空に残り続け、時には広がり、他の雲と区別がつかなくなることもあります。長く残る飛行機雲は、太陽光を反射したり吸収したりすることで、地球の気候に影響を与える可能性も指摘されており、活発に研究が進められています。

次回、空に飛行機雲を見かけたら、それがなぜそこに存在し、なぜその形をしているのか、少しだけ科学の視点から眺めてみてはいかがでしょうか。身近な現象に隠された、地球と空の壮大なメカニズムを感じられるかもしれません。