外に出た時、吐く息が白くなるのを見ると「もう冬なんだなー」と実感しますよね。でもよくよく考えてみれば、なぜ寒いと息が白くなるのでしょうか。
じつは息が白くなるのは、冷やされた水蒸気が水滴に変化するから、なんです。
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寒いと息が白くなる理由
先に結論から言ってしまうと、寒いと息が白くなるのは吐いた息の中に含まれる水蒸気が、外気温で冷やされて水滴になるからです。水蒸気自体は無色透明で目には見えませんが、小さな水の粒になってしまえば、光の反射によって目に見えるようになるのです。
温度差による飽和水蒸気量の違い
空気には、温度が高いと飽和水蒸気量が大きくなり、温度が低いと飽和水蒸気量が小さくなるという性質があります。簡単に言えば、温かい空気には水蒸気をたくさん含むことができるけれど、冷たい空気には水蒸気は少ししか含むことができない、ということですね。
体内で暖められた空気はより多くの水蒸気を含んでいますが、それが口から外に出た瞬間に温度が下がると、飽和水蒸気量がグッと少なくなります。そして飽和水蒸気量を超えた分の水蒸気が、空気中のチリなどとくっついて、目に見える小さな水滴という形になって、白く見えるのです。
外気温と差があるほど息は白くなる
人間の体温は大体36~37℃ですから、口から出ていく息も体温と同じ36℃くらいに温められています。春や夏に息が白くならないのは、外気温との差がそれほど大きくないからですね。
これが寒くなればなるほど外気温との差は大きくなるので、気温の低い冬になると息が白くなる、というわけなんです。もしも人間の体温が50℃くらいあったら、真夏でも吐く息が白くなるかもしれません。
ちなみに、お湯を沸かすと湯気が出るのも、息が白くなるのと同じメカニズム。
湿度が高いと白くなりやすい
元々空気中の湿度が高い状態というのは、すでに空気中にたくさんの水蒸気が含まれているということ。つまり湿度が高いほどすぐに飽和水蒸気量に達してしまうため、息が白くなりやすい、ということですね。
通常では気温13℃くらいが息が白くなる目安だと言われていますが、湿度が高い状態であれば、17℃でも息が白くなることがあると言われています。
南極では息が白くならない
気温が低いほど息が白くなるなら、極寒の地である南極では、さぞかし真っ白な息になるのだろう…と思ってしまいがちですが、じつは南極では逆に息が白くならないんです。
なぜなら水蒸気が水滴になるためには、空気中のチリやホコリといった、何か「核」となるものが必要だから。南極はとても空気が澄んでいるため、水滴の核となるチリやホコリがありません。
それでは飽和水蒸気量を超えた分の水蒸気はいったいどうなるのか？といえば、空気中ではなく、別の場所で「結露」となります。
-50℃以下なら息が白くなる場合も
ただし南極においても、-50℃以下になると、息が白くなることがあると言われています。それは通常の息が白くなるメカニズムとは異なり、息に含まれる水蒸気が一瞬で氷の結晶へと変化するため、白く見えるんだとか。
