スケート靴だとすいすい滑れるのはなぜ？
スケートやスノーボートなど、冬ならではのスポーツを楽しむ季節ですね。
ところで、スケート靴をはくと、スケートリンク上でなぜあんなに滑りやすくなるのでしょうか。
実は、スケート靴の刃と氷のあいだに、潤滑油として水があり、摩擦を軽減しているからなのです。しかし、スケートリンクは水浸しになっているわけではありません。この水は、ごく局所的に、刃と氷の間だけに生じているのです。
いったいどうしてなのでしょう。
実は、これには中学校などで習った物質の状態変化の話が関係してきます。
[理科年表オフィシャルサイトから転載]
物質の状態(固体・液体・気体)は、圧力と温度によって決まります。
水の場合、1気圧のもとでは、ほぼ100℃以上になると水蒸気になりますよね。この気圧をどんどん上げていくと、それに伴って沸点(液体が気体になる温度)も上がっていきます。この関係を表したものが蒸気圧曲線なのです。
一方、1気圧のもとで0℃以下になると、水は氷になります。この関係を示したものが融解曲線です。気圧を上げると、融点(固体が液体になる温度)が下がり、0℃未満でも氷が解け始めるようになります。
つまり、圧力をかけると、氷は0℃以下でも解け始めるということなのです。
スケートをしている時、人間自身の重さがスケート靴の刃を通して、圧力として氷にかかるため、その部分だけ氷が解けてしまいます。そして、通り過ぎた後は圧力が元にもどる(1気圧の状態になる)ので、水は再び氷になるというしくみになっているのです。
雪の結晶にはなぜいろいろあるの？
雪の結晶と聞いてまず思い浮かべるのは、樹枝状の結晶ですよね。でも雪の結晶は実に様々な形をしているのです。どうしてこんなにもたくさんの形の結晶があるのでしょうか。
実は、結晶の形を決めるのは、雪が育った環境の温度と水蒸気量。温度が下がっていくと、板状-柱状-板状-柱状のように交互に結晶の形が変化していきます。一方、水蒸気量が増えていくと、板状や柱状の結晶の6角のとがった部分が伸び、複雑に枝を張っていくようになります。
樹枝状結晶が出来るのはだいたい－10℃から－20℃、水蒸気量20%の前後のときで、その範囲を超えると六角柱や棒状の結晶もできるようになるそうです。
雪の結晶は基本的に、水分子の水素結合の配置によって六角形になりますが、中には三角形の結晶が出来ることがあります。このほど、プレプリント・サーバー[学術雑誌に掲載される前の論文の公開に使用されるサーバー]の『arXiv』に発表された雪の結晶の形成に関する最新研究によると、三角形の結晶が出来るのは、空気力学の作用によるものだということが分かりました。
[Image credit: Kenneth Libbrecht WIRED VISIONより転載]
地上へと降りる途中の雪の結晶は、地面に対して並行になっているとは限りません。たとえば塵の粒子の影響などによって結晶の一辺だけ上方に傾いたとします。すると、下方を向いたほうの辺が、吹いてくる風の影響を受けて三角形の一角に成長していきます。一方、上方に傾いた一辺は平たく伸びていくのです。こうして、6辺が全て等しい六角形から、辺の長さに差が生じることで三角形の形状が生まれていくのです。
上空で雪が出来て私たちのもとに降り注ぐまで、雪の結晶は環境条件に応じて千差万別に形を変えるんですね。
目に見えないところでも、実は色々な変化が起きているのです。
次回は、「スケート靴だとすいすい滑れるのはなぜ？」です。お楽しみに☆
ウールはなぜあたたかいの？
寒くなるにつれて，恋しくなるのがあたたかな衣服。衣服の素材には，綿や麻，アクリルなど様々なものがありますが，冬手放せないのはやはりウール（羊毛）製品。
それでは，ウールはなぜあたたかいのでしょうか。
寒さにまけない繊維ってなんだ？
私たちはほとんどの人が毎日，当たり前のように衣服を身に着けます。その衣服がどんな繊維でできているのか，気をつけて見たことはありますか。いくつかの洋服のタグを見てみるだけでも，綿や麻，ウールや絹といった天然繊維に加え，ナイロンやポリエステル，アクリルなどの合成繊維といったさまざまな繊維が使われていることに気づくと思います。
さて，寒い冬を乗り切るためにはあたたかな衣服が欠かせません。数ある繊維の中でもコートやセーターなどの冬物によく使われているもの，それが「ウール」です。衣服のあたたかさは形や布の織り方によって違います。さらに，似たような形や手触りでも，繊維の種類によってあたたかさはずいぶんと違ってくるのです。
からだを保温する繊維の中の空気
繊維のあたたかさの違いのカギを握るのが，「熱伝導率」。私たちが普段よく目にする衣服の繊維の中で，群を抜いて熱伝導率が低く，熱が伝わりにくいのがウールです。熱が伝わりにくいということは，体から放散された熱が逃げにくいということ。
ウールの熱伝導率は，他の天然繊維である綿や麻よりも低く，さらに化学繊維であるナイロンやポリエステルと比較すると，それらの約1/5以下しかありません。ウールは繊維が縮れているために空気をたくさん含むことができます。乾燥した空気は，最も熱が伝わりにくい物質。そのため，ウールは熱伝導率が低く，あたたかいのです。
しかし，ウールがあたたかい理由はそれだけではありません。実は，ウールは水分を吸収し，そのときに熱を発するという性質を持っているのです。
ウールのノリ巻き構造
体から汗として分泌され，気体となった水がウールに吸収されるとき，水は液体として繊維に吸着されます。ウールが水分を吸って発熱する理由は，繊維の構造にあります。
羊の毛であるウールは，主にタンパク質が集まってできた繊維です。そして，その構造はノリ巻きに似ています。内側のごはんに当たる部分がコルテックス層で，多数のコルテックス細胞がびっしりと詰まっています。外側のノリに当たる部分はクチクラ層です。
これはさらに3層に分けられ，外側からエピクチクラ，エキソクチクラ，エンドクチクラと呼ばれています。コルテックス層とクチクラ層の一番大きな違いは「水とのなじみやすさ」です。水となじみやすい性質のことを「親水性」，水となじみにくい性質のことを「疎水性」と言います。
ウールは，コルテックス層が親水性，クチクラ層は一番外側のエピクチクラが疎水性で，内側の2層は親水性です。
それではウールが水分を吸収したとき，どのように発熱がおこるのでしょうか。ここで思い出してほしいのが「物質の状態変化」です。物質は，固体，液体，気体という3つの状態をとることができます。気体の水は分子が盛んに動き回っている状態のため，たくさんの運動エネルギーを持っています。しかし，液体になると水分子の動きが制限され，運動エネルギーが余ってしまいます。その余ったエネルギーは，熱エネルギーに変換されます。これが，ウールが水分を吸収して発熱するしくみなのです。
アクリルじゃあ，だめなの？
ところで，ウールに一番風合いが似た化学繊維としてアクリルがあります。アクリルも空気をたくさん含んでいますが，ウールとの一番の違いは，それが疎水性の繊維だということです。疎水性の繊維は水分を吸収することができないため，汗をかくと繊維の間の空気の層が水に置き換わってしまいます。水は熱伝導率が高い物質のため，熱を外に放出し，身体が冷えやすくなります。しかも，じめじめとするためあまり快適ではありません。一方，ウールは水分を内部に吸着し，かつ，繊維の一番外側が疎水性なので表面がさらっとして快適なのです。
ウールが空気をたくさん含んでいたり，吸湿発熱性を持っていたりするように，衣服に使われている様々な繊維には，それぞれ特徴があります。その特徴を時と場合に応じて使い分けてこそ，１年を通して快適に過ごすことができるのではないでしょうか。衣服は自己表現の手段でもあり，普段はそのファッション性にとらわれがちかもしれません。ですが，たまには衣服の繊維の特徴に注目してみるのもいいかもしれません。
次回は「雪の結晶にはなぜいろいろな形があるの？」です。
五日目、かけがえのない思い出を胸に秘めて、別れ。
５日目。
全てのプログラムを終了した、海士環境調査隊のみんなに修了証を授与。
みんな、本当によくがんばった。
そして、船へ。
朝まで大富豪をしていたのは、この瞬間が怖かったから、いやだったから。
でも、お別れだ。
学んだことは、なんだった？
島根県の離島・海士町。島が抱える問題は、日本という島国が抱える問題と同じだった。
たったの五日間だったけれど、仲間と力を合わせて島の人たちの心を動かすことが出来た。
その経験は、一生の宝物。
日 本 の 未 来 が こ こ に あ る。
また、来年会おう！
四日目、島の人の前で新作エコ検定を発表！
今日は、朝から「海士エコ検定」づくり。
今まで調べた、環境についての調査を、おもしろくわかりやすく
島の人や、海士へ観光に来てくれた人にしってもらうため、海士エコ検定を作る。
今晩は、町長や島のえらい人々があつまって、その新作のエコ検定を見てくれるので、
クイズ形式での発表を考えた。さあ、その評価はどうかな？
大好評！現在町で作成している、エコ検定に作成した問題を全て入れてくれるとのお約束をいただいた。がんばった甲斐があった！
夜は、パーティーで盛り上がり、お互いの努力をねぎらう。
楽しかった環境調査隊も、今日で終わり。明日の朝には、迎えの船がやってくる。
明日で終わりなんて、考えられない。そんな寂しさを胸に、トランプは夜明けまでつづく。
いぇーい！大富豪だー！
悠さん、、大人気ない。。。。。
