湿度 ── 同じ60%でも、夏と冬では水の量が3倍以上ちがう

教科書のどこに出てくるか

5年生の理科「天気の変化」では、雲の動きや気温、風、雨のふり方を調べて、日本の天気が西から東へ動いていくことを学びます。このとき観測カードに書く欄として、気温といっしょに湿度が出てくることがよくあります。テレビやアプリの天気予報にも、必ずと言っていいほどこの数字がならんでいます。

ところが、その数字が何を何で割ったものなのかは、小学校の教科書ではほとんど説明されません。正面から出てくるのは中学2年生で、そのときに「飽和水蒸気量（ほうわすいじょうきりょう）」という長い名前といっしょに登場します。つまり多くの人は、意味を習わないまま、毎日その数字だけを見ていることになります。

もったいない話です。湿度の中身は、5年生の算数でならう割合そのものだからです。必要なのはかけ算とわり算だけで、むずかしい式は1つも出てきません。そして分かった瞬間に、「冬になぜ加湿器を出すのか」「なぜ夜のほうが湿度が高いのか」「なぜ同じ気温でも今日は洗たく物がかわかないのか」が、いっぺんに説明できるようになります。

まず、つじつまが合わない3つの出来事

「湿度＝空気の中の水の量」だと思っていると、説明がつかなくなる出来事が身のまわりにあります。3つならべます。どれも、そのへんで実際に起きていることです。

①は、外から入ってきた空気の水が、玄関でどこかへ消えたわけではありません。②の夜も、空気に水がわいて出たわけではありません。③にいたっては、まったく同じ「70%」という数字が、正反対の感じ方になっています。

この3つは、湿度を「量」だと思っているかぎり、ずっと変な話のままです。ところが湿度は割合だと分かったとたん、3つとも同じ1つの理由で説明がついてしまいます。

湿度の%は、何を何で割った数なのか

5年生の算数では、割合をこう習います。くらべる量 ÷ もとにする量。テストの点でいえば、80点 ÷ 100点満点 ＝ 0.8 で80%です。このとき満点のほうが「もとにする量」で、ふつうは動きません。

湿度も、形はまったく同じです。

ここまでなら、消費税やテストの点と変わりません。ところが湿度には、ほかの割合にはない特別なところが1つあります。満点にあたる「上限」が、気温によって毎日変わってしまうのです。

テストでたとえるなら、きのうは100点満点で、今日は30点満点というようなもの。同じ「60%」でも、きのうの60%は60点、今日の60%は18点です。点数だけ聞いても、満点を聞かないかぎり、どれくらいできたのかは分かりません。湿度でまったく同じことが起きています。気温を聞かずに湿度だけを聞いても、空気にどれだけ水が入っているかは決められないのです。

「満点」は温度で決まっている

空気が持てる水じょう気の量には上限があり、あたたかい空気ほど大きくなります。雲のでき方でも出てきた考え方です。上限のおよその値は、温度ごとに次のように決まっています。1立方メートル（1辺1mの箱いっぱい分）の空気に入る、水のグラム数です。

表をよく見てください。気温が10℃上がるごとに、上限はおよそ2倍になっています。0℃の約5gから30℃の約30gまで、6倍にもひらきます。これが、湿度という数字をふりまわしている正体です。

この表の数字は、なぜこうなるのかを小学校で求める必要はありません。体温計の目もりのように、決まっているものとして読んでかまいません。大事なのは、上限が「温度で決まっていて、自分では動かせない」という一点だけです。

計算1 ── 同じ60%の中身をあけてみる

では、記事の題名にした計算をします。夏の30℃で湿度60%の空気と、冬の10℃で湿度60%の空気。どちらも同じ「60%」です。中に入っている水は、それぞれ何gでしょうか。

予報で読み上げられる数字はどちらも60%ですが、中身は18gと5.4g。3倍以上のひらきがあります。同じ「60%」と言われても、夏の空気にはビー玉ほどの水が入っていて、冬の空気にはスプーン1ぱい分しか入っていない、というくらいのちがいです。

さっきの③のなぞは、これで解けました。夏のむしむしと冬のかさかさは、同じ数字が正反対に見えたのではありません。はじめから、まったくちがう量の水を、同じ数字で呼んでいただけです。

計算2 ── あたためるだけで、湿度は下がる

次は①の冬の朝です。外の空気は0℃で湿度70%だとします。この空気が家の中に入り、暖ぼうで20℃まであたためられました。水を足してはいません。窓もしめてあります。それでも湿度はどうなるでしょうか。

70%が21%になりました。空気の中の水は、3.5gからまったく動いていません。変わったのは分母（上限）だけです。5gだった満点が17gに広がったので、同じ3.5gがとても少なく見えるようになった、というだけのことです。

冬にのどがかわき、くちびるが切れ、加湿器を出すことになる理由が、この1行のわり算に全部入っています。冬の部屋が乾くのは、部屋のどこかから水がにげているからではなく、あたためたせいで満点だけが大きくなったからです。だから、水を足す（加湿する）か、温度を上げすぎないか、対策はこの2つしかありません。

ついでに言うと、この計算は夏の冷ぼうでは逆向きに働きます。部屋を冷やすと上限が小さくなるので、水を足していないのに湿度の数字は上がります。エアコンが水をぽたぽた外に出しているのは、上限からあふれた分を強引に水にもどして、すてているからです。

計算3 ── 冷やすだけで、湿度は上がる

②の夜のなぞも、同じ表で解けます。昼すぎ、気温20℃で湿度50%だった空気が、夜になって10℃まで冷えたとします。

50%が94%になりました。だれも水をまいていません。雨もふっていません。満点が17gから9gへ小さくなったので、同じ8.5gが満タン近くに見えるようになっただけです。夜や明け方に湿度が高くなるのは、日本中どこでも毎日起きている、ただのわり算です。

では、もう少し冷えて、上限が8.5gを下回ったらどうなるでしょうか。湿度は100%より上に行けません。入りきらない分は、空気の中にとどまっていられず、水のつぶになって出てきます。朝、草の葉に水玉がついているのは、これです。理科ではこれを結ろ（けつろ）といい、水があふれ出す温度のことを露点（ろてん）と呼びます。

つまり、霧・朝つゆ・まどのくもり・氷水を入れたコップの表面・そして空にうかぶ雲は、全部この「100%に届いた」という同じ出来事です。何に冷やされたかがちがうだけで、起きていることは1つしかありません。ここから先は雲のでき方と、自然の中の水のゆくえにくわしく書いてあります。

湿度100%でも、空気はほとんど水ではない

ここで、まちがえやすいところを1つつぶしておきます。「湿度100%」と聞くと、空気がぎっしり水でうまっている、水の中にいるような状態を思いうかべるかもしれません。じっさいはまるでちがいます。

満タンになっても、水は空気全体の重さの2%ほどしかありません。残りの98%は、ちっ素や酸素など、水ではない気体です。湿度100%というのは「空気が水でいっぱい」という意味ではなく、「この温度で受け入れられるぶんだけは受け入れ終わった」という意味です。

この2%という小ささを知っておくと、湿度が100%でも息ができるのはなぜか、という当たり前のことがきちんと説明できます。空気は、思っているよりずっと水を持てません。持てないからこそ、少し冷えただけであふれて、雲になったり露になったりするのです。

「すきま」の大きさが、かわく速さを決める

湿度をもう一歩使えるようにします。大事なのは%そのものより、上限まであと何g残っているか、つまり「すきま」です。洗たく物がかわくのも、汗が引くのも、このすきまに水が入っていく現象だからです。

気温はどちらも25℃で同じです。それでも、受け入れられる水の量は2倍以上ちがいます。同じ気温、同じ風でも、湿度が高い日は洗たく物がかわかないのは、干した服から水が出ていこうとしても、行き先のすきまがもう残っていないからです。

人の体でも同じことが起きます。汗は、皮ふの上で蒸発するときに体から熱をうばい、体温を下げてくれます。ところが、すきまが小さいと汗は蒸発できず、ただ流れ落ちるだけになります。そうなると、せっかくかいた汗が体温を下げる仕事をしてくれません。夏の天気予報が、気温だけでなく湿度を合わせた「暑さ指数」を出すのは、このためです。気温が同じ31℃でも、湿度が高い日のほうが体にはきびしくなります。暑い日は、気温の数字だけで判断しないでください。

つまずきやすいところ

6つならべましたが、根は1つです。湿度を「量」だと思うか、「割合」だと思うか。そこだけ入れかえれば、あとは表とわり算で全部つながります。

やってみよう

ここからは、自分の家の空気で確かめる番です。温度と湿度が出る温湿度計があればいちばんですが、ないときは天気予報アプリの「今の気温・湿度」でも代わりになります。