じつは、放射冷却ほうしゃれいきゃくは まいにち おきて います。じめんが、ひるに もらった ねつを、よるに そらへ にがして いるのです。

だから、「放射冷却ほうしゃれいきゃくが あるから ひえる」のでは ありません。条件じょうけんが そろった よるに、とくに つよく なるのです。

その 条件じょうけんは 3つ。はれて いる こと、空気が 乾燥かんそうして いる こと、かぜが よわい こと です。

この 3つが そろうと、あさに ぐっと ひえこみます。1つずつ、どうして なのか みて いきましょう。

放射冷却は、地表面が熱を赤外線として宇宙へ逃がし、冷える現象です。昼間に受けた日ざしの熱を、夜になると地面が出し続けるため、実は毎日起きています［2］。

ですから「放射冷却があるから冷える」というより、「放射冷却が強まる条件がそろうと、冷え込みが激しくなる」と考えるほうが実態に合います。その条件は、風が弱く、晴れて、空気が乾燥していること、とまとめられています［1］。

この3つは、どれも「地面から逃げた熱が、戻ってこない、混ざらない」という点でつながっています。次の章から、雲、水蒸気、風の順に、それぞれが冷え込みをどう変えるのかを見ていきます。

放射冷却は、地表面が長波放射（遠赤外線）として熱を失う現象であり、夜だけでなく昼夜を通じて起きている。昼は日射の吸収が上回るので冷えないだけで、日が沈めば放射による損失が目立つ。そのため「放射冷却があるから冷える」という言い方は正確さを欠き、「強まる条件がそろったときに冷え込みが激しくなる」と理解するのが適切である［2］。

その条件は、風が弱く、晴れて、乾燥した（水蒸気の少ない）夜とされる［1］。3つに共通するのは、地面が失った熱が、上空からの放射で補われず、周囲の空気との混合でも補われない、という点である。

では、雲や水蒸気は何を「返して」いるのか。章を分けて、条件を一つずつ確かめる。

くもった よるは、あさの ひえこみが よわく なります。くもが、毛布もうふの ような はたらきを するからです。

くもも じめんと おなじように、ねつを 出して います。その ねつの いくらかは じめんへ もどって くるので、よるでも あまり ひえません。

くうきの なかの 水蒸気すいじょうきも、すこしだけ おなじ はたらきを します。そのため、しめった くうきの よるは ひえにくく、乾燥かんそうした くうきの よるは ひえやすいのです。

ただし、これは たとえ話です。ほんものの 毛布もうふは、ねつが にげるのを ふせぎますが、くもは ねつを じめんへ かえして くれます。

曇りの夜に冷え込みが小さいのは、雲が地面に熱を返すからです。雲の層は地表面と同じように熱を放射しており、その一部は地面へ向かいます。毛布をかけたように、地面から逃げる熱が戻ってくるイメージです［1］。

雲がなくても、空気中の水蒸気や二酸化炭素などの気体は、限られた波長の遠赤外線を上にも下にも出しています。空気が湿っているほど、地面からの放射の一部が打ち消されて、冷えにくくなります［1］。逆に、乾燥した空気では地面の熱が抜けやすく、冷え込みが強まります。

この関係を使うと、夜の冷え込みの量は、夕方の気温・露点（空気が乾いているほど低くなる温度）・気圧から推定できる、と近藤純正さんの研究は示しています［4］。夕方の天気予報で「空気が乾燥している」と聞いたら、翌朝の冷え込みが強まる手がかりになります。

ただし、同じ「水分」でも、雲と霧では効き方が違います。夜に雲が出れば冷却は小さくなりますが、放射霧（地面近くにできる霧）が出ると、霧の層そのものが冷えるため、冷却が地上にまで及びます［4］。霧は空の高いところにある雲と同じ「水分」でも、役目が逆になることがあるのです。

曇りの夜に冷え込みが小さくなる理由は、雲層が地表面と同様に全波長にわたって放射し、その一部が地面に戻るからである［1］。地面から宇宙への熱の流れを、雲が途中で押し返している形になる。なお、毛布にたとえると熱の流出を「止める」印象になりやすいが、実際には雲自身が熱を放射して地面へ返している。

水蒸気や二酸化炭素などの気体成分も、限られた波長の遠赤外線を上下に放射する。空気が湿っているほど地面からの放射の一部が打ち消され、冷えにくくなる［1］。ここから、乾燥した夜ほど冷え込みが強まるという条件が導かれる。

この関係は、予測にも使われる。近藤純正は、微風で晴れた夜の気温の冷却量を、夕刻の気温・露点・気圧から求める有効放射量から推定できるとした［4］。露点が低い（空気が乾いている）ほど冷却が大きくなる、という方向の関係である。

ところが、雲と放射霧では、地上の冷え方への影響が異なる。夜間に雲が現れると地上気温の冷却は小さくなるのに対し、放射霧が現れると霧層自体の冷却が地上まで及ぶ［4］。同じ水の粒でも、現れ方によって地上の冷え方は変わる。

雲も水蒸気もなくても、冷え込みが弱い夜がある。それは風のせいかもしれない。

よく はれて いても、かぜが つよい よるは、あさの ひえこみが すこしです。

じめんの ちかくの ひえた くうきと、うえの あたたかい くうきが、かぜで かきまぜられて しまうからです。ひえた ぶんが うすまって、きおんは あまり さがりません。

かぜが よわいと、まざりません。じめんの ちかくだけ ひえた まま です。そのため、よく はれて かぜが よわい よるに、ぐっと さむく なります。

アメリカの てんきの かんけいの サイトにも、おなじ ことが かいて あります。よるが ながく、はれて、かぜが よわいと、うえの あたたかい くうきが したへ おりて こない そうです。

風が強いと、冷えた地面近くの空気と、地面の冷却の影響を受けていない上空の空気が激しく混ざり、気温の低下は小さくなります［1］。逆に、風が弱ければ、冷えた空気は地面近くにとどまります。

このとき、地面に近いほど冷たく、少し上のほうが暖かいという、ふつうとは逆の気温の分布ができます。これを接地逆転といいます。アメリカの国立気象局の解説は、夜が長く、空が晴れていて、風が弱いときにできると述べ、風が弱いと上空の暖かい空気が地面へ降りてこないためだと説明しています［5］。

つまり、晴れた夜に風が吹いていないかどうかは、冷え込みの強さを分ける大きな手がかりです。ただし、風の強さの境目は場所によって違います。次の章では、同じ夜でも場所によって冷え方が違うことを見ます。

風が強い夜に気温低下が小さいのは、冷えた地面近くの空気と、地面の冷却の影響を受けていない上空の空気との混合が激しくなるからである［1］。放射冷却そのものが止まるわけではなく、冷えた分が厚い空気の層に分散される。

反対に、風が弱ければ混合が起きず、地面付近だけが冷える。その結果、地面に近いほど気温が低く、上空に暖かい空気が乗る接地逆転ができる。アメリカ国立気象局ルイビル事務所の解説では、夜が長く、空が晴れ、風が弱いことが、この型の逆転につながる条件とされ、風が弱いと上空の暖かい空気が地面まで混ざってこないと説明されている［5］。夜が長いほど冷却の時間が稼げるので、季節によって冷え込み方が変わる理由の一つにもなる。

ここまでで、晴れ・乾燥・弱風という3条件が、それぞれ「熱の戻り」と「空気の混合」で説明できることが分かった。しかし、同じ夜の中でも、冷え方は場所ごとに違う。

おなじ よるでも、ばしょに よって ひえかたが ちがいます。

まず、じめんの ちかくです。しずかで はれた よるは、じめんの ちかくが、1メートルほど うえの くうきより 2℃ほど ひくい ことが あると、アメリカの てんきの サイトに のって います。ひえた くうきは おもいので、ひくい ところへ ながれこみ、谷や 盆地ぼんちの そこに たまります。

ある 盆地ぼんちの かんそくでは、かぜが 1びょうに 2メートル より よわい よる、ひえた くうきの みずうみが できる ことが わかって います。ふかさは 70メートルにも なりました。でも かぜが 5メートルより つよい よるは、できませんでした。

これは、その ばしょの はなしで、どこでも 2メートルで きまる わけでは ありません。

そして、くさの 葉。ちいさい ものは ねつを やりとりするのが はやいので、空気より ずっと ひえます。

冷えた空気は重いので、低いほうへ流れて集まります。アメリカの国立気象局の解説は、静かで晴れた夜には、地面近くの気温が1メートルほど上より華氏3〜4度（摂氏で約2度弱）低くなることがあり、谷は周りの高い土地よりずっと冷えると述べています［6］。

日本の例もあります。吾妻小富士での観測をもとにした近藤純正さんの解説では、盆地で風速が秒速2メートル未満の夜は、冷たい空気が溜まる「冷気湖」が最大70メートルの深さまで育ち、秒速5メートルを超える夜は、冷気湖はできませんでした［3］。これは特定の盆地での観測例で、どこでも秒速2メートルで決まるわけではありません。

さらに小さな単位では、草や木の葉があります。微風で晴れた夜、葉の温度は気温より2〜8℃低くなる、と同じ解説にあります。地面からの熱が届きにくく、小さな物体は周りの空気との熱のやりとりも速いからです［3］（要約を経由した数値なので、幅のある目安として読んでください）。草や葉に霜がつきやすい理由の一つとされます。

冷えた空気は密度が大きいため低い方へ流れて集まる。アメリカ国立気象局グランドジャンクション事務所の解説は、風のない晴れた夜には地面近くの気温が数フィート（約1m）上より華氏3〜4度低くなり得ること、谷は周囲の高い土地よりずっと冷えることを述べている［6］。華氏3〜4度は、摂氏では約1.7〜2.2度にあたり、差の大きさは地面から1mという近い距離での値である。

日本の盆地では、規模がもっと大きい。近藤純正は吾妻小富士の観測例として、風速Uが2m/s未満の夜は冷気の「生成」が強く、冷気湖は最大70mの深さになり、Uが5m/sを超える夜は「破壊」が強く冷気湖は生まれないとする［3］。注意したいのは、これが特定の盆地の観測にもとづく値だという点で、他の盆地で同じ2m/sや5m/sが境目になるとは限らない。それでも、風が弱いほど冷気が溜まるという方向は、前章の混合の話と一致する。

もっと小さな物体でも差は出る。微風（0.01〜1m/s）の晴れた夜、葉面温度は気温より2〜8℃低くなるとされる。地面から熱が届きにくく、小さな物体は周りの空気との熱の交換が速いことが理由に挙がっている［3］。数値は要約を経由したもので、条件によって幅が出るため、目安として読むのがよい。気温が0℃より高くても葉に霜がつきうるのは、この差のためと説明されるが、観測の条件ごとの確認は別に必要である。

ここまでは地面や葉の話だった。では、地面そのものの性質が違うと、冷え方も変わるのだろうか。

ゆきが つもった あさは、とくに ひえこむ ことが あります。

ゆきは、ねつを つたえにくい ものです。しんせつの ゆきは、しめった つちの 20ぶんの 1ほどしか ねつを つたえないと いわれます。

ふつうの じめんは、したから すこしずつ ねつが あがって きて、ひえるのを ゆるめます。ゆきの うえは、それが とどきません。だから、はれた よるに ゆきの おもては、どんどん ひえて いきます。

雪が積もっていると、雪面は下の地面からの熱を受け取りにくくなります。積もった深さが約20cm以上の新雪なら、熱の伝わりやすさ（熱伝導度）は湿った土の約20分の1だと、近藤純正さんの解説にあります［3］（新雪と湿った土の比べ方で、雪一般の数字ではありません）。

ふつうの地面なら、夜に表面が熱を失っても、地中から熱が上がってきて冷え方をやわらげます。雪の上ではそれが小さいため、晴れた夜に雪面が大きく冷えます。晴れ・乾燥・弱風の3条件に、「地面の性質」を加えた形です。

積雪があると、地表の冷え方はさらに強まる。近藤純正の解説では、積雪深が約20cm以上の新雪の熱伝導度は約0.1W/m/Kで、湿った土壌（約2W/m/K）の約20分の1とされる［3］。これは新雪と湿った土の比であり、雪一般の値ではない。

普通の地面は、夜に表面が熱を放射で失っても、地中から熱が伝わって冷却を和らげる。雪面は伝導が小さいので、この補給が少なく、晴れた夜に表面温度が大きく下がる。つまり放射冷却の条件は、大気側の3つ（晴れ・乾燥・弱風）に加え、地面側の性質（熱の伝わりやすさ）も関わる。

ゆうがたに みる もの

そらに くもは あるかな。かぜは つよいかな。くうきは からっと しているかな。この 3つが「くもなし・かぜよわい・からから」なら、あさは ひえこむかも しれません。

あさに はかる もの

おうちの ひとと いっしょに、おんどけいを じめんの ちかくと、1メートルくらい うえに おいて、おなじ ばしょで くらべて みましょう。くもりの あさと、はれた あさで、さが かわるかも しれません。

よるの そらに ほしが たくさん みえたら、はれて いる しるしです。

夕方に見ること

夕方、空に雲があるか、風は強いか、空気が乾燥しているかを見ます。3つとも「雲が少ない・風が弱い・乾燥している」なら、翌朝は冷え込みやすくなる可能性があります。天気予報の最低気温と比べてみましょう。

朝に測ること

家族と一緒に、温度計を地面近くと1メートルほどの高さに置き、同じ時刻に値を読みます。雲のある朝と晴れた朝で差が違うかを、数日つづけて記録します。霜が降りた日は、葉の上の様子も見てみましょう。

資料を読むなら

東北大学の近藤純正さんの「身近な気象の科学」に、夜の冷え込みの解説があります［3］。日本語で読めます。

夕方の観察と朝の測定

夕方に雲量、風、空気の乾き具合（露点の低さ）を見て、「冷え込みが強まる条件」がそろっているか予想し、翌朝の最低気温と比べる。可能なら、温度計を地面近くと1m程度の高さに置いて同時刻の値を読み、雲のある夜とない夜で差が変わるかを記録する。安全のため、暗いうちの外出は避け、家族と一緒に行うこと。

資料を読むなら

日本語で読める資料として、近藤純正「身近な気象の科学」［3］や、同「夜間冷却量」［4］がある。盆地の冷気湖や葉面温度の数値は特定の観測例や要約経由の値なので、原典で条件を確かめるとよい。