ひこうき雲の生成と消滅に関する実験
気象予報士 10028 号

伊藤優香

共同実験者

城戸研仁

1. はじめに飛行機が通った後に稀に出来る雲のことをひこうき雲という。ひこうき雲は人類の産業技術発展の象徴でもあり、子どもから大人まで人気が高い。どうやって雲ができるのか？など、ひこうき雲に興味を持つことから気象や科学への入り口となる。一人でも多くの人に「面白い」と思ってもらえるよう、普及活動を行っていきたいと考え、その一環として本研究に取り組むこととする。

1.1 ひこうき雲とは

図1

幅広く残るひこうき雲

ひこうき雲とは、航空機が飛行の際に燃料を燃やし、機体から排出する水蒸気が空気中のチリを核として凝結し可視化したものと言われている。
その消え方については複数のパターンが観測され、すぐに消えるものから幅広く残るものなど様々である。空気中の水蒸気が多いとすぐに消え、多いと長い時間残りやすいとも言われている。

1.2 ひこうき雲を研究する意義
ひこうき雲に関してのみ書かれた書物は現在確認されていない。知名度が高い一方で、ケムトレイルや地震雲とも言われ、誤解を招きやすい雲とも言える。ひこうき雲について、きちんと説明し、普及していくことには大きな意義があると考える。

図2

粒状に連なるひこうき雲(中)梳くように広がるひこうき雲(下から 2 本)
波状に消えていくひこうき雲(下)2.アクリルパイプを使った真空実験化が可視化されたと考える。
2.真空ポンプの稼働により接着剤が揮発し、2.0 目的
ひこうき雲を地上で可視化できる装置を作成する。ひこうき雲の発生と消え方を再現し、アクリルパイプと塩ビキャップを接着していた面に隙間が生じて気圧低下が継続出来なかった。

気象を学べる装置としての普及を目指す。

2.1.1 方法 1

2.2.1 方法 2

1.30 センチ長のアクリルパイプの中にエタ

1.塩ビキャップの大きさに合わせて円形のゴノールを少量流し入れた。アクリルパイプ内ムを用意した。ゴムを塩ビキャップとアクリに膨らませた風船を置いた。

ルパイプの間に挟んで密封した。真空ポンプ

2.塩ビキャップに接着剤をつけアクリルパイを稼働した。

プを密封した。

2.1 のゴムの真ん中をくり抜いてゴムを塩ビ

3.真空ポンプで中の気圧を下げた。

キャップとアクリルパイプの間に挟んで密封した。アクリルパイプの中に膨らませた風船、マシュマロ、気圧計を入れて真空ポンプを稼働した。

2.2.2 結果 2
1.真空ポンプを稼働すると気圧は 15hPa まで低下した。数分すると外の空気がゴムの隙間から強い力で中に吸引された。
2.風船は膨らんだ後に破裂した。マシュマロは膨らんだが、気圧を元に戻すとしぼみ、元の状態より小さく縮んだ。
図3

アクリルパイプを用いた真空装置

2.2.3 考察 2
1.アクリルパイプの中心にゴムがあると、ゴ

2.1.2 結果 1

ムの中心部に圧力が集中してゴムが中に引っ

1.アクリルパイプ内に白くエタノールが気化張られてしまう。ゴムをアクリルパイプの縁したものが可視化した。風船が膨らんだ。どに合わせることで気圧低下が安定し、極限まちらも数秒しか見られなかった。

で低圧にすることができる。

2.気圧が 850hPa まで低下した。850hPa 以降

2.気圧が下がるとマシュマロ内の空気が外には下がらず、数秒で元の気圧に戻った。

流れるため、マシュマロの体積は一時的に増

2.1.3 考察 1

加する。しかし気圧を戻してもマシュマロの1.アクリルパイプ内の空気を抜いたことにより、気温が一時的に低下してエタノールの白気泡のポケットが破裂してしまったため、体積は小さくなる。

2.3.1 方法 3
アクリルパイプ内にエタノールを吹き付け、さらに少量を流し入れた。アクリルパイプを

2.5.2 結果 5
気温は 2℃程度しか下がらなかった。

方法 2.2 の方法で真空ポンプを稼働した。

2.3.2 結果 3
アクリルパイプ一面にひび割れが生じた。

図 6

アクリルパイプを用いた真空冷却装置の稼働

2.5.3 考察 5
図4

アクリルパイプに生じたヒビ

2.3.3 考察 3
1.アルコールを入れたことにより、アクリルアクリルパイプ内の気体を冷やすには十分でなかったため、もっと気温が大きく下がる方法を探る必要がある。

パイプ内の表面の強度が低下し、ヒビが生じ

2.6.1 方法 6た。

1.アクリルパイプ内に氷を敷き詰めた。氷の2.5.1 方法 5

上に塩をまいた。

1.アクリルパイプ内に銅パイプを U 字になるように通し、穴を一方向にし、中にエタノー

2.真空ポンプを用いてアクリルパイプ内の気圧を下げ、気温低下を観察した。

ルとドライアイスの溶液を手動式のポンプで溶媒を循環させた。
2.真空ポンプを稼働して気温低下を確認した。

図7

アクリルパイプを用いた真空冷却装置 2

2.6.2 結果 6
気温は 4℃しか下がらなかった。
2.6.3 考察 6
図 5

アクリルパイプを用いた真空冷却装

身近なものを使い、短時間で気温を下げることは限界がある。更に気温が下がる方法を探る。

より、4～5 月に一番多く見られ、12～2 月に

3.ひこうき雲の観測次に多く見られることがわかった。

3.1.1 方法

3.2.2 考察 1

1.目視により観察できたひこうき雲の写真と1.春に一番多く見られたのは高気圧により逆同時刻に上空を飛行していた飛行機のデータ転層が発生し、微細な水滴が大気中に舞うこ（スマートフォンアプリ：フライトレーダーとや黄砂の飛来などにより高層の微粒子が多24 を使用）を用いて観測記録した。ひこうくなっていたためと考えられる。

き雲の長さについて、上空に掌を伸ばした状

なお、年度、月ごとにより観測実施時間の違態で指 1 本分（約 1cm）をランク 1、指 2 本いが生じており、今後はさらなる精度向上の分（約 3cm）をランク 2、指 3 本分（約 4cm）ため固定カメラによる自動観測を行っていくをランク 3、指 4 本分（約 5cm）をランク 4、こととする。

掌一つ分（約 10cm）をランク 5、掌 2 つ分

3.3.1 結果 2（約 20cm）をランク S、それ以上をランクSS とした。
2.気象庁の高層気象観測データを参照し、観測時刻に最も近い時刻、場所、高度の高層気象観測値を参照した。

3.2.1 結果 11.長さと高度の関係
観測したひこうき雲の長さについてランクごとに高度と比較した。2019 年は対流圏下層、中層でも見られたが、2020 年と 2021 年に観測したものは対流圏中層が 1 本のみ、他は全て対流圏高層の雲だった。

1.2019～2021 年の観測数

図8

図9長さと高度の関係（2019 年）

図 10

長さと高度の関係（2020 年）

ひこうき雲の観測数の比較

2019 年は 4 月より観測を開始したため 1～3月はデータなしとした。2019 年は 3～5 月が多く、6～8 月は 1 本以下、9～12 月で再び観測された。2020 年は 1～2 月に多いが 3 月に減り、再び 4～5 月で多く観測され 6～10 月で減少し 11～12 月で再び観測された。2021年は 2～8 月で 3～7 本、9 月以降は 1～2 本の観測となった。2019 年と 2020 年のデータ

気象庁の高層気象観測データは朝の 9 時の舘野のデータを使用した。
相対湿度は即時消滅型と残存変形型は-40 度以下のため通報されなかった。気温は即時消滅型と残存変形型が-40 度以下に対し、残存膨張型は-31 度と相対的に高かった。また、
図 11

高度も即時消滅型と残存変形型は 9000ｍ以

長さと高度の関係（2021 年）上に対し、残存膨張型は約 7200ｍと低かっ

3.3.2 考察 2
1.ほとんどの雲が高層で見られた結果となったのは、飛行機の航空高度が高層であるため。

た。風速は残存変形型と残存膨張型は 50m/sに対し、即時消滅型は 11m/s と小さかった。

高層ほどより気温が低く、気圧が低いため飛3.4.2 考察 3行機の排気ガスが凝結しやすい環境であると風速が小さい方が消えやすく、大きい方が変考えられる。

形し上層雲として残るということが考えられ3.4.1 結果 3る。気温が高いと広がって残る残存膨張型に

ひこうき雲の消え方にはいくつか種類があることがわかっている。飛行と共に広がることなりやすいと考えられる。今後も多くの事例で検証を行っていく必要がある。

なく大気に消滅していくものを即時消滅型、

3.5.1 結果 4

飛行機の通過後に残って幅広く広がっていく

ひこうき雲の伸びた後は雨天になりやすいとものを残存膨張型（図 1）、残ったものが波言われている。今回は 2019～2021 年でラン型など変わった形を形つくるものを残存変形

クが 5 以上の観測の翌日の天気を雨、曇り、型（図 2）とした。

晴れに分類した。結果は（表）となった。一
日付

時刻方、ランクが 2 以下のものを分類すると（表）Lv

1 即時消滅型

2021/7/15

8:35 S

2 残存変形型

2021/12/16

8:37 S

3 残存膨張型

2021/12/24

9:42の結果となった。

（表 1）
フライトレーダー24データ
出発地

目的地

ftｍ

kts

1 ANCHORAGE HONGKONG

38000 11582

472

2 TOKYOSAPPORO

29811

9086

469

3 TOKYOBEIJING

22925

6988

328

高層気象観測データ
観測高度

観測気温

1109462
3

観測相対湿度 風速

翌日天気 本数

翌日天気 本数

5

風向-43.8///

11 1759201-49///

51 272

7194

-31.6

74

51 278（表 2）
今回は、ランクが 5 以上で朝の 9 時に近い時刻に観測された 3 件について比較を行った。

雨

14雨

8曇り

14曇り

14晴れ

24晴れ

14（表 3）（表 4）

3.5.2 考察 4
ひこうき雲が伸びると雨天になりやすい、すぐに消えると晴れになりやすい、という訳では無いことがわかった。また、天気図で分類すると、移動性低気圧の前面の他、高気圧に覆われた日の朝夕においてもひこうき雲が発生していることがわかった。今後は気圧配置による分類も踏まえて行っていくこととする。

4.参考画像

図 12

真空実験装置の作り方

図 13

真空実験装置でできる実験

5.発表やイベント登壇に掲載したところ 50 万回以上再生された。

・2021 年 12 月

多くの人に関心を持っていただけたというこ

日本天文教育普及委員会とで今後もさらなる実験や観測について記録（オンライン：約 50 名）し、動画公開を行っていく。

・2022 年 3 月

・イベント

奈良県橿原市イオンモール

今回製作した装置で子どもたちから「楽しい」（小学生の親子対象：約 50 名）という声をいただいた。今後も各地でイベントを行い、啓蒙活動を継続していく。

7.おわりに
本活動は一般財団法人 WNI 気象文化創造センターからの助成金により実施致しました。
第 11 回気象文化大賞を受賞して、活動の可能性が広がった他、2022 年 6 月より、総合科学研究機構の CROSS 研究員となりました。
つくばの研究機関に所属することで、企業や図 14

イベントの様子

公的機関への問い合わせや共同研究のご依頼

実験を通して気圧について楽しく学び、空などが円滑にできるようになることと思いまの上の大気の状態を思考できるイベントとなす。今後も他機関へご協力いただき、実験装った。子どもだけでなく、親御さんも一緒に置ならびに観測や解析が実りある成果を出せとても楽しんでいただけた。

るよう努めて参ります。

今後は、装置内でひこうき雲の形成を目指１年間の多大なるご支援に心より感謝致しし、さらなるイベントでの集客を目指す。

ます。

6.今後の予定

8.参考文献・真空装置［1］プロが教える気象・天気図のすべてが冷却機能を追加した上で加湿器を移動させる。

わかる本・実験教材開発［2］

大掛かりな装置ではなく、身近でできるよう

https://www.eneos.co.jp/binran/part02/chap

な実験教材を検討する。

ter01/section03.html

・自動観測ツール［3］気象庁過去の気象観測データ（高層）目視観測を行ってきたが、今後は自動観測もhttps://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/u行い、さらに観測データを収集して分析を行

pper/index.phpっていく。

［4］日本気象協会

・実験過程の公開

https://tenki.jp/past/

1 年間で行った実験や過程を動画投稿サイト

過去の天気