雨が降りそうな雲は、なぜ黒く見えるの？
― 黒い絵の具は、どこにも入っていません

白い雲も、黒い雲も、中身は同じ「小さな水のつぶ」です。色のちがいを生んでいるのは、つぶの種類ではありません。雲がどれだけ厚いかと、太陽の光がその中をどれだけ長く旅してくるか。その二つだけで、雲の色は白から灰色、そして黒へと変わっていきます。

雲の色を決めているのは、この2つだけ

つまり雲の色は、雲そのものの性質ではなく、「光がどこを通って自分の目まで来たか」で決まります。順番に見ていきましょう。

雲のつぶは、色をえり好みしない

空が青いのは、空気の分子がとても小さく、青い光をよく散らかすからです。ところが雲のつぶは、それよりずっと大きい水のしずくです。目に見える光の波よりも大きいくらいの大きさがあります。

この大きさになると、色による差はほとんどなくなります。赤も緑も青も、同じように跳ね返されます。全部の色がまざれば白です。雲が白いのも、霧が白いのも、かき氷が白いのも、理由はここにあります。

だとすれば、黒い雲の中でも同じことが起きているはずです。ちがうのは、跳ね返される「回数」のほうでした。

厚い雲の中で、光は迷子になる

雲の中に入った光は、まっすぐには進めません。つぶにぶつかるたびに向きを変え、また別のつぶにぶつかります。行ったり来たりをくり返すうちに、多くの光は入ってきた方向、つまり上へ戻ってしまいます。

薄い雲なら、数回ぶつかるだけで下へ抜けられます。だから下から見ても明るい白です。ところが雲が厚くなると、下へたどり着ける光はどんどん減ります。図1を見てください。左のうすい雲では光が下まで通り抜けていますが、右の厚い雲では、矢印の多くが上へ戻ってしまっています。

飛行機の窓から同じ雲を上から見ると、まぶしいほどの白いじゅうたんに見えます。同じ雲でも、上から見れば白、下から見れば黒。これは、雲が光を吸い込んでいるのではなく、跳ね返していることのなによりの証拠です。

もうひとつの理由は、私たちの目のほうにあります

人の目は、明るさの絶対値を測る機械ではありません。まわりと見比べて「明るい・暗い」を判断します。同じ灰色でも、白いものの横に置けば暗く、暗いものの横に置けば明るく見えます。

雲の底はたいてい、明るい空や白く輝く雲のてっぺんと並んで目に入ります。だから、実際には灰色でしかない部分が、はっきりと「黒」に感じられるのです。写真に撮って明るさを測ると、思ったほど暗くないことがよくあります。

まとめ

雲は白い水のつぶの集まりで、色をえり好みせずに光を跳ね返します。ですから雲そのものに黒い成分はありません。雲が厚くなると、光は中で何度も跳ね返されて上へ戻り、下まで届く分がわずかになります。そこに「まわりの明るさとの見比べ」が加わって、雲の底は黒く見えます。

黒い雲とは、色の変わった雲ではありません。
光が下まで降りてこられなくなった、分厚い白い雲です。

空の色のしくみは、空はなぜ青いのに、夕焼けは赤くなるの？で詳しく説明しています。雲のつぶがどうやって生まれ、なぜ落ちてこないのかは雲は水のかたまりなのに、なぜ落ちてこないの？を、同じ「跳ね返して白くなる」しくみは氷は透明なのに、雪はなぜ白く見えるの？をどうぞ。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。空模様から天気を判断するときは、気象庁や自治体などの発表する最新の情報と指示に従ってください。