探求

5才に分かる、ひこうき雲はなぜできる?

あらすじ

子供は2~5歳の間に40000回質問をするという。5才になったしょうは好奇心の塊となった。彼が見たもの考えるものすべては彼のなかで質問に変換となり止めどなく口から飛び出す。それらはいかに両親の勉強が現実世界に生かせていなかったかを明らかにしていく。はたしてぱぱとままは彼の好奇心を満たすことができるのか?

登場人物紹介
しょう

5才男児。好奇心旺盛で公園で行き合う老若男女に端から声をかけ可愛がれる得な性格。マイペースで彼の辞書には時間という文字はない

ぱぱ

しょうのパパ。しょうに好奇心を失わないでほしいと願っている。

でも、3歩歩けば忘れる

しょう

ひこうき雲はどうしてできるの?

ぱぱ

お空が飛行機にびっくりして白くなるんだよ(←間違い)

ひこうき雲はなぜできるのか?

正解:エンジンから出るガスのなかの水が冷えて水や氷になる※1

ふくらませた風船の手を離すと風船は飛ぶよね?

風船はゴムの力でくうきを後ろに押し出して飛んでいくんだよ

飛行機はエンジンで燃料を燃やしてつくったガスを後ろに出して進んでいるよ※2

エンジンから出るガスにはたくさんの水がふくまれているんだ。どれぐらいかというと、牛乳パック1本(1リットル)の燃料にはだいたい同じ量(0.97リットル)の水だ。 ※3

しょう

たくさん入っているんだね

エンジンから出るときの水はガスになっていて見えないけど、冷えると目に見える水になるんだ

外が寒いときに「はぁー」て息を吐くと白くなるのと一緒だよ。しょうくんの息には水がたくさん含まれているんだよ

飛行機が飛ぶ高さ(高度1万メートル)の気温は-40から-50℃。冷凍庫より寒いんだよ。

ちなみに、しょう君が好きな飛行機エアバスA380は1秒で牛乳パック6本(6.01リットル)の燃料を使うよ ※3

そして同じだけのガスの水ができて、冷えて目に見える水や氷になる。それがひこうき雲の正体だね

しょう

でも、ひこうき雲ができないのはどうして?

飛行場の飛行機は雲がないね

ひこうき雲ができないときがあるのはなぜ?

答え:水がガスのままだと目に見えない

目には見えないのだけど、空気の中ではたくさんの酸素分子くんと、チッソ分子くんと、二酸化炭素分子くんが追いかけっこをしているよ。

しょう

たくさんってどれぐらい?

どれぐらいかというと、牛乳パック1個ぶんの空気には…

26875000000000000000000個ぐらい※4

しょう

おおすぎるよ

酸素分子くんたちは追いかけっこが大好きで、ガスの水(水分子くん)を追いかけっこにさそうよ

水分子君も追いかけっこを始めるのだけど、実は水分子くんは追いかけけっこより、水分子くんたちだけで集まって「水」になるほうが好きなんだ。

酸素分子くんに誘ってもらえない水分子くんはガスではない水になって、目に見えるようになるよ

追いかけっこが好きな酸素分子くんたちは、さむいほど動きが遅くなって、水分子くんを誘えなくなるんだ

誘われない水分子くんは水になってひこうき雲になる

だからひこうき雲はさむい空の上や冬によく見ることができる。暖かい地面の近くや夏にはあまり見ることができないね

暖かいところでしょうくんが「はぁー」としても白くならないのと一緒だね

しょう

ひこうき雲つくってみたい!

ぱぱ

家でも雲がつくれるんだよ

ペットボトルで雲を作ってみよう!

おとなの人とやってね!

用意するもの

  • ペットボトルのフタ
  • からのペットボトル(炭酸用)
  • 自転車用くうき入れ(ボール用のピンがあると便利)
  • 霧吹き(水を入れる)
  • アルコールスプレー(なくてもよい)

やり方

  1. ペットボトルのフタにボール用の針を取り付ける
  2. ペットボトルに霧吹きで水を2、3回入れる
  3. ペットボトルにアルコールスプレーを1回入れる
  4. くうきいれでたくさん空気を入れる
  5. フタを開けて空気を抜く

ボール用の針の取り付け方

ボール用の針の取り付け方

雲のつくり方(実演)

雲を作ってみたよ(実演)

ひこうき雲はなぜできる?のまとめ

  1. ひこうきのエンジンから出るガスには水がたくさん入っている
  2. ガスの中の水は見えないけど、冷えると目に見える水になる
  3. 暖かい場所で水がガスのままだと目に見えない
しょう

へー、ところでエンジンで燃えるってどういうこと?

ぱぱ

ガソリンに火をつけると燃えるよね

しょう

そうなの?

ぱぱ

…(次のネタはこれだな)

今日も疑問がつきないしょうくんなのでした

※1 急旋回による飛行機が作る空気の渦でもできるが、通常見られるしばらく残るひこうき雲はエンジンに因るもの(参考:Wikipedia-飛行機雲)

※2 参考:HONDA 航空エンジン-エンジンの仕組み

※3 ジェット燃料(比重0.8)の主な成分ケロシン(C11H24)が完全燃焼した場合の水(H2O)の質量をC=14、H=1、O=16として計算。

※3 航続距離13,330km, 搭載燃料量320klより計算すると、燃料1リットルで41.66メートル飛べる。巡航速度910km/h=252.77メートル/秒から計算(ANAホームページ エアバス A380-800 (388))

※4 地上付近で22.4リットルの気体には6.02×10の23乗の分子が含まれる。これをアボガドロ定数という(参考:公益社団法人日本化学会

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