科学 Archive

カーリングのストーンは、なぜ氷の上で曲がるの？

トリノ五輪で注目のカーリング。ストーンはなぜ氷の上で曲がるのか。
滑らかな床でグラスを反時計回り（左回り）させながら前に滑らせると右に曲がる。しかし、ストーンは同じ回転で左に曲がる。このなぞは、カナダ人の物理学者が９０年代後半に解き明かした。

オリンピックで熱い戦いを見せてくれたカーリング。 私も深夜までテレビにかじりついて見ていました。一度はやってみたいスポーツです。

カーリングではストーンを右に回転させる（時計回り）と右にカーブ、逆だと左にカーブします。 野球の変化球と同じですね。 しかし、この回転と変化の関係は接地している物体の運動としては不思議なのです。
実際にテーブルの上など平らなところで丸いものを回転させて動かすと、ストーンとは逆に回転することがわかります。 ではなぜカーリングのストーンは逆に曲がるのでしょうか？

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常温で氷をつくる

高電圧をかけると室温でも水が氷に変化することが実験的に証明された。
通常，地表の水は室温で凍ることはなく，0度C以下の温度で氷に変化しはじめる。これまでの研究によると，高電圧をかけると室温でも氷に変化することが理論的に予想されていたが，実験的に明らかではなかった。

水に高い電圧をかけると常温で液体から固体に変化することが実験的に証明されたという話題です。

水が液体から固体になるのは0℃だというのは誰もが知っていることですが、この温度は1気圧という条件が付いています。 高気圧下ではより低い温度で液体から固体への変化（相転移）が起こります。 このように物質は気圧条件によって相転移する温度条件が変化することはよく知られています。 たとえば山の頂上や飛行機の中で水が100℃に満たない温度で沸騰してしまうのは気圧が低いためですね。

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【編集】テキストが長くなったので、「理科離れ」の部分は次のエントリに移しました。

元素周期表：初版１０万枚底つき、１０万枚増刷　文科省

文部科学省が無料配布用に作った元素の周期表が人気を呼び、新たに１０万枚増刷して実費販売することになった。初版１０万枚は底をつき、すでに１万件以上の購入希望が寄せられている。学力低下不安の反動か、理科人気復活か。予想外の人気に関係者も驚いている。

もう終わってしまったんですが、今年の科学技術週間を記念して作られた「一家に1枚周期表（リンク先PDFです）」が、人気を集めているという話題です。

この周期表は「自然も機械も、あらゆる物質は元素記号で書けるという事実を、家庭で話題にしてほしい」というコンセプトの元に制作されたものです。 周期表のには、各々の原子がどのように使われているか書かれています。
特に好印象なのは、日常生活において使われているものに主眼がおかれていて、水素、炭素、酸素あたりのなじみ深いものからテルル（Te）、サマリウム（Sm）、テルビウム（Tb）などといった普段耳にするようなことがない原子まで、日常的に使っているものに使われていることが解るようになっています。
テルルはDVD-RAM、サマリウムはサマリウムコバルト磁石としてヘッドホンなどに、テルビウムはインクジェットプリンタの印字ヘッドに使われているそうです。
このほかにも悪名高いヒ素（As）がバーコードリーダなどのレーザ源として使われていることなども解って、とても良くできていると思います。 ひとつひとつの原子にイメージが付いていてパッと目に付いた原子がどんなものに付いているのか呼んでみるだけでも「へぇ」ってなること請け合いです。

現在、配布元である科学技術週間では、第2版として一部訂正したバージョンが「肖像あり（PDF）」「肖像なし（PDF）」（肖像は日本のノーベル賞受賞者です）の2種類がPDFで配布されています。

ゆで卵、毎秒３０回転以上で宙に浮く　慶大教授ら予測

横になったゆで卵をコマのように高速でまわすと、ある時点でひとりでにジャンプする――直感的には信じがたいこんな奇妙な現象を、慶応大の下村裕教授（物理学）と英ケンブリッジ大の研究者が厳密な数学に基づいて予測した。

ゆで卵を回転させると立ち上がるコトは有名な現象ですが、その現象を2002年に数式で証明した研究者（下村ら）がさらに詳細な検討した結果、秒速30回転以上で回転したときに浮き上がる現象が観察できることを明らかにしたという報告です。

2002年に「Classical dynamics: spinning eggs–a paradox resolved.」（Nature，416, 385-386, 28 March 2002）－「回転するタマゴのパラドックスの解決」と名付けられた論文では、テーブルと回転物体との接点で働く摩擦力が不可欠であること、回転が速い場合ある運動定数が一般的に存在することを発見し、この運動を表す方程式（非線形連立微分方程式）を立て、この解を得ることに成功したことを報告しています。
このタマゴが立ち上がる問題はニールス・ボーア（ボーアの原子模型で有名・1922年ノーベル物理学賞）も興味を持ったことが知られているそうです。

今回の報告では、想定した方程式が正しければ浮き上がるという数式上の結論が出たという報告で、実際に浮き上がることを観測したというものではありません。 浮き上がりが小さく、短い時間のため観測が難しいことと、理想的な環境でなければ数式から導かれた浮き上がりであるのかどうかの判定が難しくなるためではないかと思います。
身近な不思議な現象を理論的に証明して、かつ、まだ誰も観測したことのない現象を予言したこの報告は、とても魅力的な報告だと思います。 理論的な研究の醍醐味ですね。

副葬品にパンダの骨＝世界初、４０００年前の遺跡から－中国

２３日の新華社電によると、中国湖北省考古研究所はこのほど、約４０００年前の同省官庄坪遺跡から発掘された動物の骨がジャイアントパンダのものだったことを確認した。骨は副葬品として使用されており、人間の身近にパンダが生息していたことを示す証拠とされる。

発掘されたのは2000年。 当時は豚の骨だと考えられていた骨が詳細な研究の結果パンダであることがわかったという報告です。

まさかパンダが身近にいたとは考えても見なかったと云うことでしょうか？ 4000年前の中国はパンダの楽園だったのかもしれないですね。 逆に言えば珍しくも何ともなくて食べたりして高もしれません。 一緒に埋葬した意味が、食料としてなのか神聖な生き物としてなのかそこが気になるところです。