氷粒の成長

Figure: 中谷ダイアグラム。『雪』(中谷宇吉郎、岩波文庫)より。

r6cm

純粋な過冷却水滴…-33〜-41℃で自発的に凍結
    →上層雲(巻積雲など)
通常は微粒子(氷晶核)によって氷晶が生成
    粘土鉱物(カオリナイト、黄砂)、火山灰、ヨウ化銀(人工氷晶核)など
(凝結核の数 氷晶核の数)→氷晶になれず、過冷却の水滴からなる雲が多い。 低温では有効となる氷晶核が増える。
        →航空機の着氷事故の原因

★成長過程

1. 水蒸気の昇華凝結→雪
   水蒸気が氷晶に直接くっつく
   過冷却水の飽和水蒸気よりも、
   氷面の飽和水蒸気圧は低い
   →氷粒子の成長は速い
   →大きい粒になりやすい
   氷晶の形：湿度と過飽和度に依る
   →中谷ダイヤグラム
2. 過冷却雲粒の捕捉→あられ、ひょう
   氷粒に雲粒が凍結し成長
           →落下速度増大、ますます大きくなる→あられ
   発達した入道雲など→内部に強い上昇気流
           →あられがなかなか落ちない
           →さらに発達→ひょう
   急速に成長すると、氷粒の間に水の部分が残る
3. 凝集
   氷粒同士の衝突合体→ぼたん雪

★氷粒子の融解
空気中の温度が高いと、あられや雪は、とけて雨になる
        粒子が周囲の空気から熱伝導で得る熱
                ↑
                ↓
        表面から水が昇華蒸発する際に奪われる潜熱
これらの大小関係で決まる