北極海の氷がとけたら海面がどうなるかの雑な説明

まず液体としての水(温度によって状態変化し、氷(固体)、水(液体)、湯気(気体)と呼ばれる)が凍って氷になると重量は同じで、カサ(体積)が増えます。(密度が小さくなる)

だれでも、冷凍庫で製氷トレイに水を入れて凍らしたら、できあがった氷は上のほうに少し盛り上がっているのを見たことがあるのではないでしょうか。これは凍らせたことにより重量が同じなのに体積が増えたからです。

ということで結論だけいうと、たとえば風呂桶に入れた水に浮かべた氷が解けても、風呂桶の水面は上下に変化しません。つまり、北極海に浮いている氷がとけても水面はかわらないと。


正確には、氷に垂直方向に働く力の釣り合いを考える必要があります。まず、下向きには重力がかかります。上向きには浮力がかかります。重力と浮力が釣り合っているのでプカプカ浮いたまま静止しているわけです。

で、この氷にかかる浮力はアルキメデスの原理によりきまります。

Wikipediaより


アルキメデスの原理(アルキメデスのげんり)は、アルキメデスが発見した物理学法則。「流体中の物体は、その物体が押しのけている流体の重さ重量)と同じ大きさで上向きの浮力を受ける」


北極海の氷は凍っているぶん重さは同じなのにカサ(体積)が増えてしまっているのでそのぶん水上にでてしまっているのですね。で、その氷がとけて水にもどったら、氷の時に水中にあったぶんのカサ(体積)にもどるだけなので水面は変化なしと。

液体としての水と氷の密度が違うというのがミソです。

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