エアロゾル

エアロゾルとは

エアロゾルとは、大気中に浮遊している微小な粒子（固体・液体）の総称です。具体的には、砂塵、火山灰、海塩粒子（海の飛沫が蒸発してできた塩の粒）、花粉、煤煙、硫酸塩粒子などがあります。

エアロゾルの大きさは半径0.001μm〜10μm程度と非常に小さく、肉眼では見えません。

エアロゾルの役割：凝結核と氷晶核

エアロゾルが気象学で重要なのは、**雲粒をつくるきっかけ（核）**になるからです。

凝結核

空気が飽和に達して水蒸気が水滴に変わるとき、何もない空間にいきなり水滴ができるわけではありません。エアロゾルの表面に水蒸気が付着して水滴が成長していきます。この核となるエアロゾルを凝結核と呼びます。

もし大気中にエアロゾルがまったくなければ、相対湿度が数百%にもならないと水滴はできません。しかし実際の大気にはエアロゾルが豊富に存在するため、相対湿度が100%をわずかに超えた程度（過飽和度は最大でも約1%）で水滴が発生します。

凝結核のうち、特に水に溶けやすい（吸湿性の高い）ものは、相対湿度が100%に達しなくても水蒸気を集め始めます。海塩粒子や硫酸塩粒子がその代表例です。

氷晶核

水滴が氷に変わる（凍結する）ときも、核となるエアロゾルが必要です。この核を氷晶核と呼びます。氷晶核はすべてのエアロゾルがなれるわけではなく、凝結核に比べてその数は非常に少ないという特徴があります。

純粋な水は0℃で凍るイメージがありますが、雲の中の小さな水滴は0℃では凍りません。氷晶核がない場合、水滴は約−40℃まで冷えてようやく自発的に凍結します。氷晶核がある場合でも、凍結が始まるのは約−10〜−15℃以下です。

0℃以下になっても凍っていない水滴を過冷却水滴といいます。雲の中では0℃〜−40℃の温度範囲で、過冷却水滴と氷晶が共存しています。

雲粒・雨粒・雲の大きさ

雲粒や雨粒のスケールを整理しておきます。

名称	半径の目安	備考
エアロゾル	0.001〜10μm	凝結核・氷晶核になる
雲粒	約10μm	雲を構成する微小な水滴。軽いため落下せず浮遊する
雨粒	約1000μm（1mm）	雲粒の約100倍の半径。体積では約100万倍

雲粒は非常に小さいため上昇気流に支えられて空中に漂い続けますが、雨粒ほどの大きさになると重力に勝てず落下して地上に降ってきます。

雲粒から雨粒に成長するには、体積で約100万倍にもなる必要があります。この成長の仕組みには「暖かい雨」と「冷たい雨」の2つのメカニズムがあり、次のセクションで詳しく扱います。

なお、典型的な雲の大きさは水平方向・鉛直方向ともに約10kmのオーダーです。