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ひらめき☆ときめき サイエンス

プログラムの実施の様子
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プログラムの実施の様子

北海道工業大学

雪の形のナゾをとく!

整理番号 HT3003

実施担当代表者

小川 直久(おがわ なおひさ)

総合教育研究部・准教授

開催日

平成 20年 1月 9日(水)

開催会場

北海道工業大学

住所:北海道札幌市手稲区前田7条15丁目4番1号

関連URL

 http://www.hit.ac.jp/koryu/hirameki/ 

実施の様子

当日は午前・午後ともに元気な小学生で賑わいました。
雪がどのような条件でできるのか、また、条件によってその形が変わる理由について解説し、さらに実験を通して「水」の結晶について理解を深めてもらいました。

9: 00 ~9: 10 オリエンテーション および 大学挨拶
配布物の確認、班編成、注意事項など。

9:10 ~11: 00 「雪のできるしくみ」の解説(授業)
雪ができるための3つの条件:過冷却、過飽和、結晶核について、お話ししました。
難しいところもあったかもしれませんが、皆、一生懸命に話を聞いてくれました。
この話の途中で 3つの実験を取り入れています。

  • シャボン膜上での結晶成長実験

    砂糖を混ぜた洗剤の水溶液で膜を張り、これを冷却する。
    結晶が数秒の時間スケールで成長するのがみえる。

  • 過冷却水の実験

    -7度に冷やした過冷却水が不安定で、氷粒のかけらで瞬間的に凍ることを確認。

  • ダイヤモンドダストの作成実験

    ドライアイスで冷やした缶の中に息を吹き込むと、過冷却、過飽和の条件が満たされ、さらに揺らぎによって自発的な核形成が生じて雪の赤ちゃんができる。

 

各実験とも、子供たち一人一人が体験できるような十分な時間を用意しました。 みんな実験を楽しんでくれました。(写真1)

実施の様子_写真1
写真1

その後、雪の形と、これらの条件がどのように結びつくのかのお話をして、実際に冷却温度によって異なる形の雪ができるのを、確かめてもらいました。

10:30~11:30 人工雪を作る実験
そこで、子供たちは5つの班に分かれて、各班ごとに人工雪を作る実験を行いました。

雪結晶が成長するまでの時間が長いため、その間、飛び入り参加協力していただいた、旭川西高等学校教諭の平松和彦先生に、余ったドライアイスを使って、二酸化炭素の膨張や、断熱膨張によって雲ができる実験などを教えてもらいました。
人工雪はどのグループも上手くできた。とは言い切れませんが、きれいな雪が二つの場所(異なる温度)に、説明通りの形で成長していたのを確かめることができました。(写真2左)

実施の様子_写真2
写真2

 

11:30~12:20 つららの薄片による多結晶の観察
自然界に存在している氷は、1つの結晶ではなくたくさんの結晶が集まってできた多結晶状態です。
この事実をはっきりと観るために、氷を削って薄片を作り、偏光板の装置を通して観察しました。
子供たちにマイナス20度の低温室に入ってもらい、カンナで氷を削ってもらいました。
なかなか難しい根気のいる作業ですが、きれいなステンドグラスのような多結晶が見えたときには歓声が上がりました。(写真2右)

 

12:20 アンケート記入
12:25 未来博士号授与式
12:30 閉会

午後は13:30から同じような手順で講演と実験を行いました。午前、午後ともに子供たちは元気よく、実験を楽しんでくれたと思います。