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雨を自由研究にするときの手引き

雨を研究テーマにする方法を考えてみましょう。

観天望気

まず、天気図でどんなときに雨が降るか考えますが、一般的に言われている事以外に、視野を狭めて、あなたが住んでいる所ではどんな時に雨が降るのか? を考えることが重要です。
たとえば、雨が降る前には遠くの山や建物の見え方が変わるのか?
植物で花を閉じたり葉を変化するものがあるのか?
動物の動きは変化するのか?
天気予報が出される前、人間の歴史の殆どの期間は自分の身の周りの天気は 空や太陽や月、動植物、或いは自分の体の好調不調で予想していました。

このような天気の予想方法を観天望気と言います。

雨の観察

雨が降り出したら、雨量、雨粒の大きさ、雨粒が落ちる速さなどを測定してみるとおもしろいです。 降り出し始めから止むまでの間、時間ごとのこれらの変化を追ってみるのも楽しいかも知れません。
雨粒の大きさを測るのは難しいですが、和紙などに「メチレンブルー」という青い色素のベンゼンで溶かした溶液を染み込ませてよく乾かしておき、 雨が降り出したら、その紙で短時間だけ雨粒を受けます。すると、その紙に雨粒の染みが残ります。
これだけでは雨粒の大きさが判りませんから、注射器などで1ミリリットル、2ミリリットル、・・・と量って水量が判っている水滴を作り、 雨粒を受けたのと同じ紙に水滴を落とし、1ミリリットルの水滴なら直径○○ミリセンチの染みが出来るとメモしておき、 雨粒の染みを測って比べることで雨粒の大きさを推量します。
メチレンブルーは染料ですが、金魚や熱帯魚などの観賞魚が病気にならないように水槽に入れる殺菌剤として広く使われているので、 メチレンブルーの水溶液は観賞魚の餌などの売り場にあります。
また、顕微鏡で動植物の細胞や組織を見るときに、見やすくするために染めるためにも使われますので、学校にもあるかもしれません。
粉末状のメチレンブルーは薬局で取り寄せてもらえますが、1グラムで千円ぐらいするようです。

この方法では、雨粒を受ける紙の面積を決めておけば、たとえば1秒間に1平方メートルに○○個の雨粒が落ちたということも判ります。
雨粒の大きさか雨粒の水量がどんな形であっても残ればよいだけの話ですから、 吸い取り紙を使ったり、乾いた粉の中に落としてみるとか、色々試してみてください。

雨量について

雨量は雨量計があればよいのですが、無い場合は、口の広いガラス瓶や缶を使ってみましょう。 たとえば、口の直径が5cmの瓶で雨を受けたとします。この雨水の量を計量カップで量って30立方ミリあったら、雨量は
瓶の口の面積は (5÷2)×(5÷2)×3.14 で約19.6平方センチ
1平方センチあたりの雨量は 30÷19.6から約1.5
雨量は15ミリとなります。

時間ごとの雨量を量るには、たとえば、10分ごと、30分ごと、1時間ごとに雨を受けている瓶から雨水を計量カップに移して記録してもよいですが、 瓶を幾つも並べておいて、時間ごとに1個ずつ室内に入れてしまっても良いでしょう。

雨粒の速度

雨粒の速度を測るのは非常に難しいです。
思いつく方法は、雨粒が見やすい壁に沿わせて百円ショップで売られている垂らして置き、デジタルカメラをその壁に向けて三脚で固定します。
そして、雨が降ってきたら、シャッターを開けている時間を、周囲の明るさに応じて15分の1秒か30分の1秒、60分の1秒にセットして、壁を背景に雨粒を撮ります。
焦点(ピント)は壁に合わせてください。
うまくいけば、雨粒が上下にぼけて写ります。上下にぼけるのは、シャッターが開いている間に雨粒が落ちたからです。 高速で移動している車などを撮るとぼけることがあるのと同じです。

うまく撮れたら、上下方向にボケて写った雨粒と一緒に写っている巻尺の目盛から雨粒のボケている長さを求めます。
シャッタースピードが60分の1秒で5cm落下していたら、5×60=300 で秒速300cmという具合です。
ううん、もっと良い方法を研究した方がよいですね。