空から降ってくる雪は、顕微鏡やルーペで見ると宝石みたいにきれいな形をしています。その美しさから「雪の華」とも呼ばれるほどです。「雪の結晶」というと冬のイメージなので暑い夏休みの自由研究には結びつかないかもしれませんが、自由研究に「雪の結晶」作ってみませんか？準備するものなどは、夏の方が探しやすいかもしれないので、神秘的な「雪の結晶」を作って観察してみましょう。今回はペットボトルで作る雪の結晶について調べてみました！また材料がそろえられない方の為に『雪と氷の化学キット』もご紹介します。
ペットボトルで雪の結晶を作ろう！
雪の結晶は上空の雲の中でできた小さな氷の粒が成長したものです。まわりの温度や水蒸気の量によって成長のしかたは変わるため、結晶にはいろいろな形があります。降ってきた雪の結晶の形を見れば、その結晶が成長した上空の様子がわかるとして「雪は天から送られてきた手紙である」と表現した中谷宇吉郎は世界で初めて人工的に雪の結晶を作ることに成功しました。宇吉郎は低温室での雪の結晶を再現させました。今回紹介するのは低温室がなくても雪の結晶ができる、「平松式ペットボトル人工雪発生装置」といって旭川の高校の先生が考案した方法です！
雪の結晶をペットボトルで作る方法
★準備するもの
・炭酸飲料のペットボトル（500ml）
・発泡スチロールの箱１個（15cm×16cm×18cm）
・カッター
・ドライアイス（1.5kgくらい）
・軍手
・ゴム栓（ペットボトルの口にハマるもの）
・マイナスドライバー
・金づち
・水
・極細の釣り糸50cm（0.3号）１本
・消しゴム（釣り糸を垂らす時のおもり）
・ホチキス
★雪の結晶装置の作り方
①発泡スチロールの箱のフタに、ペットボトルがしっかりピタッとハマる穴をくり抜きます（ペットボトルのサイズに合った円をコンパスで書いておくと失敗しない）
②ペットボトル内に水を入れて、１０回ほど振ってから捨てる
③ペットボトル内を水蒸気で飽和させるように息を吹き込む（寒い日に手を温めるように、ハ－ッと息をはく感じ）
④約50cmくらいの釣り糸を２つ折にして、折り目の部分に消しゴムをホチキスで固定して、さらに消しゴムがペットボトルの底につくようにして、釣り糸をピンと張る
⑤発泡スチロールの中にペットボトルをセットしてから、箱とペットボトルの間に、砕いたドライアイスを詰め込む※ドライアイスを触る時には必ず軍手をして下さい。
⑥ペットボトルの上から覗き込んで観察します。しばらく待つと、釣り糸の部分に雪の結晶ができる
参考になる自由研究テーマ・実験方法・まとめ方が見つかるかも知れません！
結晶を作る仕組みとポイント
雪の結晶をつくるには、『たくさんの水蒸気』『氷点下の低温』『氷の粒ができるための核』のこの３つがポイントになります。実験ではペットボトルをぬらして、さらに何度も息を吹き込むことで、水蒸気を作り、ドライアイスを使うことで氷点下の低温にし、釣り糸を氷の粒の核にすることで雪の結晶を作るのです。また。雪の結晶のかたちは、温度と水蒸気の量で決まります。水蒸気の量が少ない時は柱状になり、多い時は樹枝状になります。
※『いかに冷気を逃さないか』を気を付ける為に、発泡スチロールの箱にしっかりペットボトルをはめる
※手を温めるようにペットボトル内に息を吐き、ペットボトルの内側が白くなるようにする
雪の結晶を作るキットもおすすめです！
雪や氷に関する７種類の科学実験を通して、雪と氷の不思議を解明するキットをご紹介します。薬品を使って雪に似た結晶を作ったり、氷の結晶を観察したり、と雪と氷の美しい世界を見ることができるキットになってます。７種類の実験内容は「雪の結晶」「上だけが凍る？不思議なコップ」「氷の結晶」「コップの中の美しい世界」「パウダースノーを作ろう！」「はかなくとける、雪の結晶」「ふわふわ雪作り」になってます。
あとがき
雪の結晶の実験は材料がそろえば簡単にできますが、実験する時のドライアイスの取扱には注意してください。まずは素手では絶対に触らない！・換気に注意する！保存する時は専用の容器のボックスを使う！素手でドライアイスを触ると凍傷になります。またドライアイスは二酸化炭素を出しているので密閉した空間で持ち運ばないようにしましょう。小学生のお子さんが実験する時には大人の方と一緒に実験してくださいね。また材料がそろわない時には「雪の結晶を作るキット」もおすすめです。
