空を測る気球

天気を予報するには、地面の観測だけでは足りない。雲が生まれ、雨が降り、嵐が動くのは、頭の上の何千メートル、何万メートルという空の中である。その高さの気温、気圧、湿度、風の向きと速さが分からなければ、明日の天気の手がかりは半分しか無い。19世紀の後半、各地の観測を電信で集めて天気図を描くことが始まると（最初の天気予報、東京気象台）、上空を知りたいという要求はいっそう強くなった。

最初は、人が自ら上がった。人が浮かぶの発明から気球は科学の道具になり、1862年には、イギリスの気象学者ジェームズ・グレーシャーが、水素の気球で8000メートルを超える高さまで上がった。寒さと薄い空気で意識を失い、仲間が凍えた手の代わりに歯で綱を引いて気球を下ろし、ようやく命拾いをしたと伝えられる。人が上がるのは危険すぎた。

そこで、人の代わりに計器を飛ばすことが考えられた。凧に気温や湿度を自動で記録する計器を吊るして上げる方法は、19世紀の末から各国の観測所で使われた。だが凧は風が無ければ上がらず、数千メートルが限度だった。もっと高くへは、計器だけを載せた無人の気球を飛ばした。フランスの気象学者テスラン・ド・ボールは、こうした気球を何百回も飛ばして、高さ十数キロより上では気温が下がらなくなる層があることを見つけ、成層圏と名づけた。だが無人の気球には大きな弱点があった。記録は気球とともに落ちてきた計器を拾わなければ読めない。どこに落ちるか分からず、拾われずに失われる計器も多く、読めたとしても何日も後になった。それでは明日の予報には間に合わない。

解決の鍵は、無線だった。測った値を、その場で電波に変えて地上へ送ればよい。1920年代の末、フランスのロベール・ビュローらが、気球に積んだ送信機から気温を送る試みを始めた。そして1930年1月30日、ソ連のレニングラード（いまのサンクトペテルブルク）の近くのパヴロフスクの観測所で、気象学者パーヴェル・モルチャノフが作った装置が打ち上げられた。気温と気圧を測る計器の値を、小さな送信機がモールス符号のような信号に変えて送り続ける仕組みで、これが実用のラジオゾンデの始まりとされる。同じころ、ドイツやフィンランドでも同じような装置が作られ、フィンランドのヴィルホ・ヴァイサラが起こした会社は、のちに世界の主な作り手の一つになった。

ラジオゾンデは使い捨てである。ゴムの気球に水素やヘリウムを詰めて放すと、気球は1分間に300メートルほどの速さで上がり、薄くなった空気の中で膨らみきって、高さ30キロ前後で破裂する。そのあいだに、ぶら下げた小さな箱が、数秒ごとに気温、湿度、気圧を送ってくる。風は、ゾンデの位置の動きから求める。かつてはレーダーで追いかけたが、いまは箱に積んだ衛星の位置測定の受信機を使う。箱は落下傘で落ち、多くはそのまま回収されない。

上空の観測で大事なのは、世界中が同じ瞬間に測ることだった。天気図は、ある瞬間の空の状態を一枚の絵にしたものである。場所ごとに測る時刻がずれていれば、比べられない。各国の気象の機関は取り決めを結び、ラジオゾンデを、世界共通の時刻の0時と12時、つまり日本の時刻では朝と夜の9時に合わせて、同時に上げるようになった。いまも世界の800か所ほどから、毎日同じ時刻に気球が放たれている。

第二次世界大戦のあと、天気の予報は大きく変わった。空気の動きを物理の方程式で表し、計算機で解いて未来の空を求める数値予報が始まったのである（計算機で天気を解く）。計算を始めるには、いまの空の状態を表す数字が要る。その出発点の数字を集めたのが、ラジオゾンデだった。計算機がどれほど速くなっても、入れる数字が粗ければ、答えも粗くなる。

1960年代からは、気象衛星が宇宙から雲を撮り、空気の温度を測るようになった。いまでは航空機が飛びながら集める観測も、数値予報に使われている。それでも、ラジオゾンデは毎日上げ続けられている。上空の空気そのものに触れて、高さごとの気温や湿度を直接測れる道具は、ほかに無いからである。衛星の観測の値も、ラジオゾンデの値と比べて確かめられている。90年あまり前にパヴロフスクの空へ放たれた小さな箱は、いまも毎朝毎晩、世界の天気予報の土台を支えている。