最近の鉄道のレールは、繋ぎ目の少ないロングレールが使われているので、電車に乗ったとき、規則正しい「ガタゴト〜ン、ガタゴト〜ン」という音を聞く機会が少なくなりました。レールとレールの繋ぎ目は隙間があるので、あの音はそこを通過するときの音です。レールとレールの繋ぎ目の隙間は、冬に広くなり夏は狭くなります。これは、レールが温度によって伸び縮みするからです。昔は、夏にレールが伸びすぎてあらかじめとってあった隙間では足らず、レールが曲がってしまい電車が止まったこともありました。(図1)体積が同じで温度の違う空気の比較(温度の低い空気の方が空気の分子がたっぷりと入っていて重い。)レールのように、ある一定量の金属を暖めるとその体積は変わりますが、重さは変わりません。逆に同じ体積で、温度が違う金属の重さを比べると、温度の低い金属の塊の方が重くなります。これは温度により密度の変化が起きているからです。空気も同じ性質があります。同じ体積で温度の違う空気を比べると、温度が低い空気の塊の方が密度が高くなり、重くなります(図1)。晴れた夜、放射冷却で地面が冷やされると、それに接した空気も冷やされて重くなります。冷たい重い空気は谷筋や低いところを流れるため、畑や果樹園では一部の地域だけが霜の被害に遭うことがあります。冬、シベリアには発達した高気圧が現れます。これをシベリア高気圧といいます。このときの上空の天気図(約5,500mの高さ)をみると、シベリアにはしっかりとした気圧の峰があり、この高さには周囲よりも暖かい空気があります。北半球の冬は夏に比べて夜が長く、特に緯度の高い地域は太陽が出ている時間はごくわずかです。なると太陽で地面が暖められる時間は少なく、放射冷却が起こっている時間の方が遙かに長くなり、そこに接している空気も冷える一方で、地面付近には密度が高い、重たい空気ができます。(図2)冬型の気圧配置シベリアの周りを広い範囲で見回すと、東には日本海や太平洋があり、南にはインド洋があります。海と陸の間で吹く海陸風では夜は陸から海に向かって風が吹きます。空気が流れているのです。これは、海(水)は陸に比べて暖まりにくく冷えにくいので、夜の海上は陸よりも温度が高くなり、そのため海上の空気が陸上の空気に比べて暖かくなり、海上では上昇気流が起こりそこに向かって陸から空気が流れ込むからです。北半球の冬は、陸上が冷えて海上の方が温度が高く、夜に海陸風が起きるときと同じような状態となり、シベリアから海に向かって空気が流れ出そうとします。ところが南には標高が高いチベット高原や、8,000m級のヒマラヤがあるため、シベリアで作られた冷たく重い空気はここで遮られ、向きを変えて日本に流れ込んできます。このため、日本の冬は格別の寒さとなり、日本海側では大雪となりやすく、太平洋側では風が強く乾燥した晴天となります。シベリア高気圧の動きは遅いので、このような冬型の天気は何日も続きます。(図2)は冬型の気圧配置のときの天気図です。ちなみに、コンピューターでのシミュレーション結果ですが、ヒマラヤをなくすと冷たい空気がインドの方に行ってしまった、という話を聞いたことがあります。Consultants,Inc。