人 工 雪 #10
Artificial Snow Crystals
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| 1、雪のできかたー基本的な雪を作るの実験ー 気象研究室におせわになることになりました。まず、最初の実験として、研究室内にある装置で、人工雪を作ることになりました。
@大型低温箱 私が使ったのは、大型低温箱です。高さ約6,5mの円筒状の箱(ここでは雲箱ということにする)の下に、大型の冷凍庫があります。円筒状の雲箱は、縦に細長い形をしています。冷凍庫とファンを用いて、冷風を円筒場の雲箱内を循環させることにより、密封した雲箱全体を冷却する仕組みになっています。温度制御は、簡単にできダイヤルで、0℃〜ー22℃の領域で変えることができます。ただし、ダイヤルでの温度微調整は難しいです。絶えず冷気が循環するので、雲箱内の温度分布は上部と下部とで安定に保つことができます。温度変動幅は±1℃くらいです。
A加湿法 雪は氷からできているので、どうしても水蒸気(水)が必要です。そこで、実験開始前に、雲箱内に加湿をします。やり方は簡単で、70〜80℃くらいの湯をセルロースの半透膜の袋に入れ、雲箱の上部から糸を使って雲箱内を往復させます。こうすると、半透膜から出た水蒸気が供給されます。筒内の雲粒(水滴)計は、だいたい6μmです。 ここでの実験は、水蒸気を供給するだけを実験の対象とし、半透膜内の水温、水量、供給時間は問題にしませんでした。 したがって、ここでの実験は、温度による雪の結晶形の変化だけに着目したものとなります。 B種まき方法 雪の結晶は、水蒸気があるだけではできません。結晶化の出発点として、核となるものが必要です。自然界の雪は、海からの海塩粒子などが核として考えられています。 ここでは、ヨウ化銀を用いる方法と、ポリエチレン製気泡玉を用いる方法を取り入れました。 ヨウ化銀の方法では、結晶数は少ないが大きい結晶が期待できます。気泡の方法では、結晶数は多いが小さい結晶が成長することが期待できます。 C雪の採集 種まき後、しばらくすると、雲箱内に雪がキラキラと降ってきます。それをシャーレ内で冷やしたシリコンオイルで受け止めます。 そして、冷やしたカバーガラスでオイル上に置きます。 D観察 アイスボックス内に置いた顕微鏡で観察します。顕微鏡には、カメラをセットしておきます。 フィルムはトライx(ASA400)を使いました。 E実験の繰り返し 雲箱内の温度をいろいろと変えることで、雪の形がどのように変わるかを調べます。 |
F各温度における雪の結晶形
温 度 |
実験の結果 |
すでにまとめられている
結晶形 |
| 0〜ー3℃ | 角板 | 角板 |
| −3℃〜ー5℃ | 角柱 針状 角板 |
針状 |
| −5℃〜ー8℃ | 針状 角柱 | 角柱 |
| ―8℃〜ー12℃ | 角板 広幅六花 |
角板 扇形 |
| ―12℃〜ー16℃ | 角板 広幅六花 角板 六花 |
広幅六花 樹枝
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| −16℃〜ー24℃ | 角板 扇形 角板 扇形 |
角板 扇形 |
| ―24℃〜 | 角柱 |
G実験の結果
―1、5℃

−3℃

−3、5℃

ー4、5℃

ー5℃

ー7℃

ー8℃

ー9、1℃

ー10、5℃

ー11℃

ー11、5℃

ー12,5℃

ー13、7℃

ー14、3℃

ー14、5℃

ー15℃

ー15、5℃

ー16℃

ー18℃

ー18、5℃

ー19℃

ー22℃

志賀高原に降る天然雪はもっと微細で綺麗です。
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