チコちゃん

チコちゃんに叱られる!なぜ氷の上はすべりやすい? 12月27日

12月27日放送のチコちゃんに叱られる!で
なぜ氷の上はすべりやすい?
という質問がありました。

なるほどという答えが気になったので調べてみました。

チコちゃんに叱られる!なぜ氷の上はすべりやすい?

なぜ氷の上はすべりやすい?

答えは、440万年もの間ナゾだったけど去年やっとわかった
氷の表面が動いているから

詳しく教えてくださるのは
氷について研究しているドイツの研究所から
テレビ電話でお答えいただきました。
ドイツ・マインツ マックスプランク高分子研究所
グループリーダー 博士
永田 勇樹 先生(ながた ゆうき)

  • 氷がすべりやすいという問題は世界中の科学者の間で長年 議論の的だったそうです。
  • 人類が2足歩行をはじめ…
  • ニュートンやアインシュタインが科学で革命を起こし…
  • 今や宇宙へと飛び出した…
  • およそ440万年の歴史の中で 我々は訳もわからず氷の上で滑り続けていたのです。
  • そして2018年5月
  • しかし 2018年5月 永田先生のいるグループが、世界で初めて氷の上がすべりやすい理由を解明!したそうです。
  • 440万年続いた謎に ついに終止符を打ったそうです。

PHYSICAL CHEMISTRY ・ 18 MAY 2018より

原文:Why your feet slip and slide on ice

日本語:なぜ氷の上であなたの足はすべる?

Molecular Insight into the Slipperiness of Ice

Yuki Nagata(永田 勇樹)

  • みなさんは普段 当たり前のように氷の上はすべると感じているかもしれませんが…
  • その足元で何が起きているのか考えたことはありますか?
  • 氷の上がすべりやすい原因は、2つの仮説があったそうです。
  • 人類440万年にわたる氷のナゾ 仮説①
    圧力説
  • 例えば水風船を握ると指の隙間からはみ出てくるように…
  • スケート靴で氷を踏んだときに その圧力で氷の中から水が押し出され 氷の表面にできた水の膜ですべると考えられていましたが…
  • しかし この説だと 普通の靴のように広い面積で踏んですべってしまうことができないそうです。
  • 実際に試してみました…
  • このロケが始まったのは2019年2月 群馬・赤城大沼
  • 冬になると凍る湖の上で実際に氷の上をすべる実験をしてみました。
  • しっかりと凍っている湖の表面に水分はありません。
  • 早速 靴底の広い普通の靴で氷の上を歩くと…
  • 風に吹かれただけでスルスルとすべってしまいます。
  • 靴で踏みつけた足元を見てみても 水になっている様子はなかったそうです。
  • 氷を水にするほどの圧力となると とても強い圧力が必要だそうです。
  • 例えば ものすごく思いゾウがハイヒールを履いて氷を踏んだとしても…
  • なかなか水になるような圧力は得られないそうです。
  • 人類440万年にわたる氷のナゾ 仮説②
    摩擦熱説
  • 例えば物をこすると摩擦で熱が生まれるように…
  • 氷の上を歩くときに靴と氷がこすれる熱で氷がとけて表面にできた水の膜ですべる というもの。
  • こちらも実際に靴を氷にこすりつけてみますが…
  • どんなに足や手をこすりつけても 水はでないそうです。
  • この説だと ただ立っているだけの人が風が吹かれて押されて その勢いだけですべりやすくなってしまうそうです。
  • という事でも説明できないですね。
  • そもそも氷がすべりやすい理由に氷が溶けて水になるということは あまり関係がなかったそうです。
  • そしてついに判明した新説は「分子コロコロ説」
  • 氷の上がすべってしまう原因は?
  • 氷の表面にある水の分子がコロコロと動いてしまうからだそうです。
  • 氷の表面が動いている?
  • どういうことなのか詳しく説明すると…
  • この世界にある全ての物体は、拡大してみると原子や分子と呼ばれる小さな粒が集まってできているそうです。
  • では氷はどのようにできているのか?
  • 氷の断面を分子レベルまで拡大してみてみると…
  • 水の分子がくっつきあって氷ができているそうです。
  • ご存じの方もいらしゃるかと思いますが水の分子は…
  • 水の分子は、酸素原子Oが1つと、水素原子Hが2つでできておりH2Oと呼ばれています。
  • 氷はこの水分子が綺麗につながりあってできているそうです。
  • 氷の内部にある水分子を見てみると、水分子1つに対して4つの水分子がつながっているそうです。
  • つまり水分子同士がしっかり固定されているそうです。
  • しかし氷の表面では水分子のつながりが2つや3つしかないため表面の水分子が固定されずに動いてしまうそうです。
  • イメージつかみにくいかたのために…
  • 床一面にビー玉が敷き詰められている状況が氷の表面になります。
  • つまり氷の表面では分子がビー玉のようにコロコロと自由に動き回り人や物を滑らせていたそうです。
  • 人類がこの地上に誕生するずっと前から氷は存在していました。
  • そして 人類が月に降り立ってから およそ50年…
  • 我々はようやく その足元でコロコロと分子が転がっているという真実にたどり着くことができました。
  • いつの日か 誰もすべることのない未来を夢見て人類はさらなる進化を遂げることでしょう。
  • 水ですべると思う方 いらっしゃると思いますが、これは地面と足の間に水の層ができて足が浮いてしまうことですべるというハイドロプレーニング現象だそうです。
  • 大雨でスリップするだとか、水がこぼれてすべるとかはハイドロプレーニング現象だということだそうです。
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チコちゃんに叱られる!なぜ氷の上はすべりやすい? まとめ

今回は、チコちゃんに叱られる!なぜ氷の上はすべりやすい?
について情報発信させていただきました。

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