NHK番組「チコちゃんに叱られる!」の放送内容を詳しく紹介!

チコちゃんに叱られる!

チコちゃんクイズ

なんで氷の上はすべるの?→440万年もの間謎だったけど去年やっと分かった「氷の表面が動いているから」

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今回は、2019年12月27日金曜日放送、チコちゃんに叱られる!「拡大版SP!イチョウ並木・氷の謎・イラスト一挙公開!」のお話。


なんで氷の上はすべるの?





確かに氷の上はすべります。


なぜ?






なんで氷の上はすべるの?


本日の1つ目の話題。


チコちゃん「ねぇねぇ岡村、この中で一番スベり知らずのクールな大人ってだーれ?」


岡村さんは、自分でちょこちょこスベるというとで、高橋さんが回答者に。


氷の話題。


チコちゃん「なんで氷の上はすべるの?」


高橋さん「氷の上にある水ですべる。」


チコちゃん「そうじゃないの。スケートなどは表面に水が無くてもすべるでしょ?」


高橋さんは、ヒントをもらっても、答えられず。


チコちゃん「旦那さんの好きなところ一つ言って。」


岡村さん「なにそれ!?」


高橋さん「関係ないじゃーん!」


チコちゃん「それで許してあげるから。」


高橋さん「変な所から毛が生えて来るところ」


チコちゃん「毛が生えてくるところ。ボーっと生きてんじゃねーよ!」


結局、叱られちゃいました。


群馬県・赤城大沼でワカサギ釣り中の釣り中の人々に聞いてみるも正解なし。


チコちゃんの答えは、「440万年もの間謎だったけど去年やっと分かった。」



氷の表面が動いているから


この氷がすべりやすいというのは、長い間謎。


2018年5月に永田博士の研究グループが解明。






これまでは有力な2つの仮説。



「仮説その1 圧力説」


水風船を握ると指の隙間からはみ出てます。


同様に「スケート靴で氷を踏んだ時に踏む圧力で氷から水が押し出されてその水ですべる」という説。





しかし、この説の問題点は底が平たい靴で踏んだ時にもすべる理由が説明できない。


氷上で実験してみると、確かに普通の靴でもすべります。


氷をよく見てみても水はなし。


氷を水にするほどの圧力というのはとても強い圧力が必要。


象がハイヒールを履いて氷を踏んだとしても溶けて氷が水になる事は無いとのこと。





「仮説その2 摩擦熱説」


仮説その2は、「靴底と氷がこすれて溶け、その水ですべる」。





しかし、わざとこすりつけるようにして歩いても氷が水になる事はなし。


ただ立っているだけの人が風にあおられても氷の上ではすべってしまう理由の説明がつきません。


つまり、氷が溶けて水になるという現象は氷がすべりやすいという理由にあまり関係がない。



「分子コロコロ説」


氷の上がすべりやすい原因は、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。





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出来ています。


氷の場合は水分子がくっつきあって氷を形成。


水分子はH2Oで、酸素原子Oが1つと水素原子Hが2つがくっ付いて出来たもの。





氷はこの水分子が綺麗につながり合って形成。





氷の内部では水分子一つに対して4つの水分子がしっかり結合。




しかし、氷の表面になると水分子のつながり4つでない。






表面の水分子が不安定な状態。





イメージすると床一面にビー玉が敷き詰められているような状態。


奥の方ではビー玉同士がしっかり重なり合って固定されてます。


しかし、表面はビー玉がきっちり固定されていないコロコロ状態。




結論


というわけで、


「なんで氷の上はすべるの?」は、


「氷の表面が動いているから」


でした。
 


補足


地面と足の間に水の層が出来てすべるというハイドロプレーニング現象。





しかし、この現象は氷がすべるという事とは直接的には無関係とのこと。



解説してくれたのは


ドイツ・マインツにあるマックスプランク高分子研究所の永田勇樹博士。


永田勇樹(ながた・ゆうき)
マックスプランク・ポリマー研究所グループリーダー。博士(理学)。2007年京都大学大学院理学研究科博士課程修了。同年,ドイツBASF社に勤務。2009年からカリフォルニア大学アーバイン校博士研究員。2011年にドイツに戻り現職。2016年より分子科学研究所客員准教授兼任。おもな研究分野は理論化学,分子分光,界面科学。趣味は囲碁,列車旅行。
(HPより)



マックスプランク高分子研究所


マックス・プランク研究所(マックス・プランクけんきゅうしょ)は、マックス・プランク学術振興協会(独: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V.(マックス‐プランク‐ゲゼルシャフト・ツア・フェルデルング・デア・ヴィッセンシャフテン・エーファオ)、略称:MPG(エムペーゲー))が運営する、ドイツを代表とする世界トップクラスの学術研究機関であり、前身のカイザー・ヴィルヘルム協会時代も含めて33人のノーベル賞受賞者を輩出する。MPGが運営する各研究機関は、ドイツ語では「Max-Planck-Institut für ○○」(○○は研究分野)のように名づけられており、日本語では「マックス・プランク○○研究所」と訳している。MPGが運営する研究機関は、2019年5月現在で84に上る。

前身のカイザー・ヴィルヘルム協会時代にはアインシュタインがベルリン・カイザー・ヴィルヘルム化学・物理学研究所の所長を務めていた。

マックス・プランク研究所の研究対象は、下記の3分野に大別される。

生物・医学分野
化学・物理学・工学分野
精神科学・社会学・人間科学分野
年間予算は18億ユーロ。連邦政府および州政府の公的資金で賄われている。マックス・プランク協会は戦前のカイザー・ヴィルヘルム協会の後継機関であり、高名な物理学者であるマックス・プランクに因んで名付けられた。

マックス・プランク協会は旧東ドイツのドレスデンに自然科学、生化学関係の基礎研究のための研究所を3つ置いている。資金や人的資源において、大学の枠組を超えた最新かつ将来性のある分野の基礎研究に取り組み、大学での研究を補完する役割を担っている。ドレスデンにある研究所はいずれも最新鋭の施設を備えている。
(Wikipediaより)




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