風はどうしてふくの？

仕組みの科学

空気には重さがあり、その重さが地面を押す力を気圧という。風を生む直接の原因は、この気圧の水平方向の差だ。太陽の光で地面があたためられると、接した空気もあたためられて膨らみ、まわりより軽くなって上昇する。空気がのぼった場所は気圧が下がり、そこへ気圧の高い側から空気が流れこむ。この水平の流れこそが風である。身近な実例が海辺の海風・陸風だ。陸地は海に比べて、あたたまりやすく冷えやすい性質がある。昼は陸があたためられて上昇気流が起きやすく、気圧が低くなるため、海から陸に向かって海風がふく。反対に夜は陸地が冷えるために、陸から海に向かって陸風がふく。そして海風と陸風が交代するころ、風が弱くなる時間帯が生まれる。これが凪で、朝夕に起こることから朝凪・夕凪とも呼ばれる。つまり風の強さと向きは、「どこがどれだけあたたまっているか」という温度の地図と、それが生む気圧の地図で決まっている。天気予報で気圧配置が繰り返し語られるのは、それがそのまま風の予想につながるからだ。

歴史と発見

観測が積み重なるにつれ、地球には緯度帯ごとに向きの決まった大きな風がふいていることがわかってきた。赤道付近では東から西へ偏東風がふき、貿易風とも呼ばれる。中緯度では反対に、西から東へ偏西風がふく。北極や南極のまわりにも弱い偏東風がふいている。地球全体で見ると、風は緯度ごとに向きのちがうベルト状の流れを作っているのだ。この分布を生む出発点は、太陽から受け取るエネルギーの偏りである。地球が受け取る正味の放射エネルギーは低緯度で多く高緯度で少ないため、南北に気温差が生じ、それを解消しようとする大規模な大気の運動が起きる。この運動が地球の自転の影響を受けて曲げられ、中緯度では西風になる。さらに上空の偏西風の中でも特に風の強い部分はジェット気流と呼ばれ、対流圏界面付近で最大となる。中緯度の高気圧・低気圧が西から東へ移動することが多いのも、この西風の流れに乗っているからである。今日わたしたちが天気図を読むときの約束ごとは、こうした地球規模の風の姿の発見の上に成り立っている。

もう一歩先

風の知識がいちばん役に立つ場面のひとつが、台風の進路の理解だ。台風は自分の力で好きな方向へ進んでいるように見えて、実際にはほとんど上空の風に流されて動く。発生直後の台風は、低緯度の東風に流されて西へ進む。やがて太平洋高気圧のふちをふく風に沿って北上し、中緯度に達すると偏西風に流されて北東へ進むことが多い。台風の進路が日本付近で急カーブを描くのは、この乗り換えの瞬間である。進路が急に向きを変える場所は、そこで風の流れが変わっていることを示している。同じ見方は日々の天気にも使える。日本の天気が西から東へ変わりやすいのは、高気圧や低気圧が偏西風で運ばれてくるからだ。天気予報で西の空の様子が話題になるのは、西の天気が数日後の自分の空になりやすいためである。風は目に見えないが、雲の動き、洗濯物のゆれ、海辺の凪といった形で毎日姿を見せている。気圧の地図を思いうかべながら風を感じると、空の見え方が少し変わってくるはずだ。