雪とあそぼう実験教室 その2

中谷博士の雪の研究

「人間の眼が、いまの十倍か二十倍くらいに拡大されたら、
雪山など、もったいなくて、とても歩かれないであろう」
(中谷宇吉郎「誰も生まれないまえから雪は降っていた」より)
加賀市出身の中谷宇吉郎(なかやうきちろう)博士(1900~1962)は、北海道大学で雪の研究を行いました。  雪は、雪国の人々の暮らしに深く関わる問題ですが、 赴任(ふにん)した北海道は雪の研究に適したところだと博士は考えていました。 そして、1932年に雪の研究を始めました。その前年、アメリカの農夫・ベントレーが撮った雪の結晶の写真集が出版されました。 博士はこの写真集を見て結晶の美しさに感動し、研究に着手したのです。
 博士は、北海道の十勝岳の中腹の山小屋で3000枚もの雪の結晶の写真を撮りました。 雪を科学的に調べるためなので、美しい結晶だけでなくあらゆる形のものを撮り、結晶の分類表を作りました。 どういう気象状態のときどんな結晶が降るかも調べました。 しかし、観察だけではわからないことがたくさんあったので、次に、人工的に雪の結晶を作ってみようと考えたのです。
 博士は、雪の中と同じように温度が低い低温室を作り、その中で実験することにしました。 -50℃まで下がる性能の低温室が作られ、1936年、世界で初めて人工雪を作ることに成功したのです。

生誕100年を記念して2000年11月に発行された中谷宇吉郎の文化人切手


図1 中谷博士による雪の結晶の分類

人工雪の装置は図2のようなでした。 二重のガラス管の底に置いたビーカーの水をヒーターであたためると水蒸気が上がっていき、 装置の上端(じょうたん)につるした1本のうさぎの毛に結晶ができました。 部屋の温度が低いので水蒸気は冷え、毛が「核」になって結晶ができたのです。 次に、部屋の温度を変えたり、ヒーターの温度を変えて水蒸気の量を変えて実験したら、今度は違う形の結晶ができました。 そこで、温度と水蒸気の量のいろいろな組み合わせで何度も実験を行い、 結晶の形と2つの量(気温と水蒸気量)の間の関係をつきとめました。
 実験をまとめた図3は、後に「ナカヤダイヤグラム」とよばれるようになりました。 この図から、例えば、樹枝状(じゅしじょう)の結晶は気温が-15℃前後で水蒸気が多いときにでき、 同じ温度でも水蒸気が少ないと角板(かくばん)ができることがわかります。 又、針の結晶ができるのは-6℃前後のあたたかいときです。
 この図から、降ってきた雪の結晶の形を見ればその結晶の成長した雲の状態が推定できることになります。 このことを、中谷博士は「雪は天から送られた手紙である」と表現し、人々に親しまれています。


図2 人工雪装置

図3 中谷ダイヤグラム