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雪と氷のひとくちサイエンスシリーズ

第1回　カーリングの氷はデコボコ

冬季オリンピックの正式種目の一つカーリング。その起源は16世紀のスコットランドといわれています。氷の上でストーンを滑らせるという、ちょっと考えると単純で退屈そうなスポーツが、500年もの長い間人々から愛され続けているのには、理由があります。それは、カーリングが単なる肉体スポーツではなく、「氷上のチェス」と呼ばれるように、精密な読みやかけひきを伴う頭脳スポーツだからです。カーリングの魅力はそれだけではありません。氷のサイエンスの眼からみると、カーリングには、驚きや不思議が一杯つまっています。

驚きの一つは氷の表面です。近づいてみると分かりますが、カーリング場の氷はデコボコです。デコボコといっても、しっかりと計画してつくられたデコボコで、ジョウロのような散水器で水をまいてつくります。まず、ピカピカの平らな氷を仕上げ、そして、ゲームが始まる直前に散水します。水滴はすぐ凍り、高さ 1ミリ程の小さな氷粒となります。氷粒は小石のように見えますから「ぺブル」と呼ばれます。レーン全体にぺブルがつくられるとゲームの始まりです。

なぜ、平らな氷をわざわざデコボコにするのでしょうか？　それは、デコボコでなければ、ストーンがよく滑らないからです。一つの実験を紹介します。たくさんのぺブルが並んだデコボコのカーリング場でストーンを滑らせてみました。ストーンは28メートル滑って止まりました。次に、ぺブルを削りとり、スピードスケート競技を行うようなピカピカの氷にして、同じストーンを同じ速さで滑らせてみました。結果は11メートルでした。ぺブルのあるデコボコの氷が2倍以上も滑るという結果です。カーリング競技でストーンが何十メートルもなめらかに滑るのは、ぺブルのデコボコのためということができます。

それでは、ぺブルがあるとなぜ滑るのでしょうか？　それは、氷の滑りのメカニズムに関係しています。氷が他の物質に比べて滑りやすいのは、摩擦熱によって瞬間的に薄い水膜が発生し、それが潤滑剤として働くためと考えられています。カーリングの場合、ストーンの重さは約20キログラムもあります。ストーンの下の氷にかかる圧力は、ぺブルでは平らな氷の10倍以上大きくなります。そのため、より多くの摩擦熱が発生し、より滑りやすいというわけです。

ところで、カーリングの「カール」は曲がるという意味ですが、ぺブルはカールにも大切な役割をしていることが最近分かってきました。また、ホウキかブラシのようなものでストーンの進行前面をこする動作はスウィーピングと呼ばれ、カーリングの魅力の一つですが、これも、ぺブルの存在によって効果が倍増すると考えられています。カールやスウィーピングについては、後でもっと詳しくお話することにしましょう。

（前野紀一　北海道大学名誉教授・前川製作所技術研究所技術顧問）

雪と氷のひとくちサイエンスシリーズ
著者紹介

前野　紀一（まえの　のりかず）
北海道大学名誉教授

1940年 北海道幌延(ほろのべ)町生まれ、中学より札幌
1963年 北海道大学理学部地球物理学科卒業
1965年 北海道大学大学院理学研究科修士課程（地球物理学専攻）修了
同年北海道大学低温科学研究所に勤務、助手、助教授を経て1984年教授
その間、カナダ・マギル大学物理学科研究員、スイスVAW(ファー・アー・ヴェー)研究所研究員、フランスCEMAGREF(セマグレフ)研究所研究員、ノルウエーNGI(エヌジーアイ)研究所客員研究員。
1996年‐1998年 国際雪氷(せっぴょう)学会（International Glaciological Society）会長（本部イギリス・ケンブリッジ）

　

2004年3月 北海道大学定年退官　
北海道大学名誉教授、北海学園大学・藤女子大学非常勤講師
北海道オーストリア協会会長
サイエンスアイ（石狩市在住の科学研究者グループ）代表
毎月第２土曜日は石狩市民図書館でサイエンスプラザ石狩（子ども科学相談室・おもしろ実験室）を開催

　　

著書「雪氷の構造と物性（古今書院）」、「新版 氷の科学（北大出版会」、「絵本　 こおり（福音館書店）」、他
ＮＨＫアーカイブス ＮＨＫ特集「厳冬・黒部峡谷　?謎の雪崩"ホウ"を追う?」（1988年）
2008年7月NHK番組「ためしてガッテン」氷・ムペンバ現象
2008年12月NHK BSHi「アインシュタインの眼」カーリング