中谷宇吉郎雪の科学館/雪と氷の実験「雪とあそぼう」その1

雪とあそぼう実験教室　その1

雪はどこでできるの？

実験1.
雲を作ってみよう
実験2.
雲の中で雪の赤ちゃん（ダイヤモンドダスト）を作ってみよう

雲箱(くもばこ)　―　冷凍庫でよく冷やしておきます。
マグライト　―　先端部を回して光の幅が狭くなるよう調節して使います。
エアキャップ(*)、注射器、針金　―　エアキャップは粒ごとに切り離して、注射器に1粒入れておき、実験の時勢いよくつぶします。針金はつぶれたのを出すとき使います。
(シート状のものを手でつぶしてもいいです。)
(*)エアキャップはプチプチとかエアパッキンともよばれます。
▼器具の使い方や実験の手順を確認してから雲箱を出します。
雲箱の温度が十分低い間に実験したいからです。
実験室を薄暗くします。

＜実験・観察の手順＞

１雲箱のふたをとり、マグライトの光をあてます。

→雲がまだない状態をみます。

２　光をあてたまま、軽く息を吹きかけます。

→白いもやもやしたものができますね。これは息に含まれた水蒸気が冷えてできた小さな水の粒の集まりです。雲や霧と同じものです。この水の粒を雲粒(うんりゅう)といいます。＠雲粒はどんな形？
（　　　　　　　　　　）
顕微鏡で撮った写真(図2)を見よう。大きさは100分の1ミリほどです。

３　光をあてたまま、雲箱の中に注射器をかざしてエアキャップを勢いよくつぶします。

→全体のようすや、粒の大きさ、色などがどう変化するか、観察します。
キラキラしてきたものは氷晶(ひょうしょう)、つまり雪の赤ちゃんです。氷晶がだんだん大きくなるのがわかるでしょう。＠氷晶はどんな形？
（　　　　　　　　　　）
顕微鏡で撮った写真(図2)を見よう。大きさは100分の数ミリです。
＠色は？
（　　　　　　　　　　）

■不思議だと思いませんか？

*エアキャップをつぶした時の変化はとても不思議ですね。

つぶした瞬間、エアキャップの中の空気が急に広がるため、一瞬で温度が下がり(断熱膨張(だんねつぼうちょう)といいます)、とても小さな氷ができて、雲箱にばらまかれます。最初煙のように見えるのがそれで、次第にキラキラしてくるのは、氷が大きくなってくるからです。氷の粒の近くの雲粒から水蒸気をもらって成長するのです。

*色がつくのはなぜでしょう？

シャボン玉に色がつくのは知っていますね。それと同じ理由です。シャボン玉はとても薄くて透明な水の膜です。
これに光があたると干渉(かんしょう)というものがおこって、色がつきます。できたばかりの氷晶も、薄くて透明なので同じように干渉がおこります。

★ポイント★

☆氷晶と雪　

大きさで分けます。0.1ミリより小さいのが氷晶、それ以上が雪です。

☆実際に雲の中で氷晶(氷の赤ちゃん)はどうやってできる？　　

雲粒に「核(かく)」(小さなチリなど)が着いたときや、寒波(かんぱ)などで特に強く冷やされたときにできます。

☆ダイヤモンドダストは？　

上空の雲でなく、地表近くに氷晶が浮かんでいるもののことです。キラキラ輝くチリという意味です。気温が特に低い時にできます。