飽和水蒸気量と湿度を丁寧に解説

飽和水蒸気量とは

飽和水蒸気量：$1m^3$の空気が含むことが出来る水蒸気の最大量。飽和水蒸気量を超える水蒸気は、水滴になって出てくる。

露点：含みきれなくなった水蒸気が水滴になり始める温度。

湿度の求め方とイメージ

湿度[%]の公式は以下のように習います。

公式が苦手な方も、安心してください。
当時の私も苦労しましたが、なんとか理解できました。諦めずに続きの説明を見てください。きっとお役に立てるはずです。

この記事では、わかりやすく、空気（$1m^3$）が17.3gの水蒸気を持っているとします。

上のグラフと式の関係

• 青色の棒グラフが式の分母である「$1m^3$の空気に含まれる水蒸気の量」
• オレンジ色の曲線が各気温の飽和水蒸気量
• 赤色は 10℃ の時の飽和水蒸気量（黄色の曲線）を超えてしまった「水滴に変わる溢れた水蒸気の量」

具体的な数値を入れたものがコチラです。

湿度の公式をイメージで理解する

ここからは苦手な方向けに、この式の意味をイメージで捉えてみます。
以下の画像に、図 2 で示したグラフと気温ごとに変化する飽和水蒸気量を％目盛りで表しました。

• 気温 30℃ の時、17.3gの水を含んだ空気$1m^3$
• 気温 20℃ の時、17.3gの水を含んだ空気$1m^3$
• 気温 10℃ の時、17.3gの水を含んだ空気$1m^3$（飽和水蒸気量を超えた水蒸気は水滴になり溢れる）

上記 3 パターンで湿度、飽和水蒸気量をモノに置き換えて、想像してみます。

左の%目盛りですが、ある気温のときに水を溜め込める容器、タンクのようなものだと考えてください。その容器の満タンを示すのが飽和水蒸気量なのです。

画像を見ると、気温が 30℃→20℃→10℃ と下がるにつれて、**左の容器(飽和水蒸気量)**自体が小さくなっているのが分かりますね。気温が低くなるほど、全く同じ体積の空気にも関わらず、溜め込める水蒸気の量が少なくなるということです。

具体的な湿度の計算

それでは、各気温における具体的な湿度の計算をしてみましょう。
手書きで説明してみましたが、思ったより見辛かったので、気温 30℃ の時、湿度を求める計算に画像を追加しました。

30℃ の時

空気$1m^3$の容器の最大は$30.4g$ということになります。それに対して、実際に含んでいる水蒸気は$17.3g$なのでだいたい半分と想像がつきます。
そして、湿度の公式を用いると、

となり、結果からも明らかです。

20℃ の時

空気$1m^3$の容器の最大は$17.3g$ということになります。それに対して、実際に含んでいる水蒸気は17.3gなので容器は満タンだと分かります。
もちろん容器が満タンということは、湿度 100%と言えるはずです。

では湿度の公式を用いると、

と、想像通りの値になりますね。

10℃ の時

空気$1m^3$の容器の最大は$9.4g$ということになります。それに対して、実際に含んでいる水蒸気は17.3gなので、容量を大きく上回る量の水蒸気が溢れてしまうことになります。
容器の満タン分（9.4g）＋ 超えた分(7.9g)ということから、湿度 100%は相変わらずで、余り(7.9g)は実際に目に見える水滴になります。

夏場のよく見かける冷えたペットボトルに付着する水滴や、冬の窓際の結露はこの溢れた水滴のことなんです。

湿度とは(まとめ)

湿度は、空気が持つタンク全体（飽和水蒸気量）のうち、どのくらい水が溜まった（含んでいる水蒸気の量）かという割合を表しています。
だから湿度が高い時は、空気中の水分が多く、ジメジメしていますよね。