寝癖頭の解法

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ストームグラスの製作と観察

「ストームグラスの製作と観察」は、昨年の自由研究の題材でした。

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ストームグラス

きっかけは19世紀のヨーロッパで使われたと言う、天気予報の道具『ストームグラス』に興味を抱いたことです。
ストームグラスとは、別名『天気管』とも言い、複数の化学薬品をアルコールに溶かして、ガラス管に詰めたものです。
それは近未来の天候を、溶液や沈殿の状態によって、結晶の形で表現すると言うのです。

研究のテーマ

ストームグラスの製作と観察

 

ストームグラスの成分

それぞれに、代替品を用いることもできるようですが、その場合には、不純物が入ってしまうことによって、結晶や変化が現れなかったり、濁ってしまったり、色がついてしまうなど、失敗してしまう恐れがあるようです。

 

研究の方法や内容

  1. 揮発性のエタノールを使用するため、密閉できるスクリュー管瓶を用意しました。
  2. 計量カップとキッチンスケールを用意し、材料を2つのグループ、A(樟脳、エタノール)とB(塩化アンモニウム硝酸カリウム、精製水)に分けました。
  3. AとBは、それぞれ違う瓶に液体を入れて、よく混ぜながら溶かします。
  4. 溶けたら、Aの中にBを少しずつ入れては混ぜながら、全部入れます。
  5. すると樟脳の結晶ができて白くなりますが、これを湯煎します。
  6. その後は、スクリュー管瓶に入れて完成です。

最初は透明の液体ですが、段々と瓶底に、白い結晶が溜まってきました。
それから見やすい所に置いて、毎日、観察してみました。

 

研究の結果と考察(まとめ)

『ストームグラス』の組成と成分量に関しては、瓶の容量に応じます。
例えば、結晶量が多い場合には、エタノールを足し、結晶量が少ない場合には、樟脳か、あるいは精製水を足すことで、状態を見ながら調整できます。
そして常温で観察し続けてみた結果は、次のとおりです。

  • 晴れ : 固形分は完全に底に沈み、液体が澄む
  • 雨 : 沈殿物の量が徐々に増え、星型のような結晶が浮く
  • 台風(強風) : 固形分の一部が溶液の表面まで達し、葉っぱ型のような結晶が浮く
  • 雪(気温が低い時) : 液体が白濁し、浮遊する点状のものが見られる
  • 夏(気温が高い時) : 低い所に結晶がある

なお気温が25℃を超える場合は、結晶変化が現れづらいようです。
それから、風や嵐が接近してくるときは、接近してくる方向とは反対側の壁に沈殿しやすいようです。

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撮影時の様子

感想と今後の課題

実際に制作してみたところ、ストームグラスは、およそ6時間から12時間後の天気を予想できるようでした。
また夏の気温の高い日は、沈殿物が低い位置に止まったきり、変化を確認しづらいため、役に立たないようです。
しかし僕は、自作の小瓶を覗き込むことで、天候の予想を、まるで雪を眺められるみたいで、とても気に入っています。
両親も「局地的には、天気予報より当てになるかもしれない」と言って、出かける前には確認しています。
だから今後はインテリアとして、また新しく、今度は大きなストームグラスを制作してみようと思いました。

 

終わりに

では、どうしてストームグラス内の結晶は、天気に感応して変化するのでしょうか?
調べてみたところ、もっとも有力な説としては、大気の温度や湿度、気圧、大気電気学的な影響等によって、溶解度や結晶形状が変化するため、などと言われています。
そして僕も、おおよそ同じように考えていました。
しかしストームグラスで天気を占える仕組みは、今現在も、完全には解明されていないと言われています。
つまりは19世紀に発明された、科学のミステリーなのです。

参考・引用した資料
ウィキペディアより『ストームグラス』

ストームグラス - Wikipedia