空中に水平に張り出す氷のメカニズム教えてください！

　田んぼや庭の窪地に、あたかも水があったかのように、氷が水平に張り出します。冷気とそうで無い気の関係と思うのですが、子どもにも分かるレベルで教えてください。

No.4 回答者： tadys 回答日時： 2014/02/13 20:42

地面は空気よりも熱容量が大きいので、空気よりも冷えにくいのです。

水の比重は4℃の時に最も大きいので、水が冷えて0℃に近づいて軽くなると表面に移動します。

つまり、水は空気により冷やされ、冷やされた水は表面近くにとどまる為上から凍って行きます。
また、水には空気などのガスが溶けていますが、凍る時に水から追い出されます。
追い出されたガスは水と氷の間にたまるので氷の下に隙間が出来ます。
水が逃げ出して隙間が出来る事もあるでしょう。

この回答への補足

寒冷前線のように、冷たい空気が水田を覆って比較的温かい湿った空気が冷やされた下降するささやかな対流が起こったらどうでしょうか？

その冷やされた段階で境目の高さの土塊に氷結する。冷やされた空気は下降して、再度泥に暖められて水分を含み上昇する。冷気に当たって再び下降する。そのときに氷結も起こる。過冷却の状況では、土塊や先にできた氷に触れた部分で急速に凍る。

上記の繰り返しで、次第に周囲の土塊から氷が空中で水平に張り出す。冷気と暖められた空気は攪拌されないと、水と油のように水平面で上下に分かれたままになる。

あくまでも、上が冷気で下側が、湿った暖気（上の側の冷気に比べてということです）であると言うこと。

直射日光が当たれば、氷を透過した日光でも底の泥の温度を十数度以上に上げることは可能だと思うのです。

実測しなければ、推論ですが、温室の効果を考えれば、温まった泥は、日がささない間に水蒸気を空気中に送り出すエネルギーは十分に蓄えていると承知します。

しんしんと冷えて、厚い冷気が静かに水田を覆ってしまったときに、水田の土塊の間に閉じ込められた温かい空気は、覆い被さった冷気との間で、水平に氷の板をつくり、その氷板がさらなる、冷気と暖機気の境をつくり、急速に氷の板を中心に向かって張り出し、ついには穴をふさいでしまう。

冷気が、静かに水田の上を厚くゆっくりと流れるとき、急速な冷却効果は持続し、泥は、太陽光で暖められた分だけ、泥中の水分を気化させて、冷気との境目まで上昇気流で持ち上げて氷結させる。　のでしょうか？

補足日時：2014/02/15 14:29

この回答へのお礼

＞水が逃げ出して隙間が出来る事もあるでしょう。
　水が逃げ出す溝も穴も無いのです。
　大量の水が蒸発するとすれば、真夏の炎天下でも数日を要するでしょう。

　　　ありがとうございます。
　

お礼日時：2014/02/14 11:43

No.2 回答者： CatsWhisker 回答日時： 2014/02/13 14:48

水平な氷が窪みに張っていたのであれば、「あたかも水があったかのように」ではなく、実際に「水があった」のだと思います。

つまり氷点下で水たまりなどに氷が張るときには冷気に吹かれて大気側、つまり水面から凍ります。でもその時には水面下は凍らずに液体の水のままです。底まで凍ってしまうほどの時間をかけて冷やされれば「底まで氷」の状態（人工のスケートリンクのような）になりますが、冷やされる時間が短くて底まで凍らないうちに底の水の部分が流れてしまえば、「表面だけ（つまり水平のテーブルのように残った）氷」になります。言われているのはその「水の抜けた状態」だと思います。水が抜けることについては、水はけの良い場所であれば地面にしみこみやすいと思います。冬は乾燥していますし。
私の田舎では昔、冬場の田んぼや池に張った氷をスケートリンクに見立てて子供たちが遊んでいたそうですが、そういうスケートリンクは真ん中辺や底の方が凍っていなかったりするので、落っこちて冷たい思い（時には凍死・溺死といった物騒な話もあったり・・・）したそうです。

この回答への補足

>
水平な氷が窪みに張っていたのであれば、「あたかも水があったかのように」ではなく、実際に「水があった」のだと思います。

窪みに溜まったしめった空気が流れる冷気に冷やされて、その境界面に氷が張り出すようです。樹氷のように空気中に張り出すのです。

水は、無いのです。

補足日時：2014/04/07 20:13

この回答へのお礼

　半世紀以上、不思議に思っていたのです。
特に、日陰の水田では、鋤がけして起こされた土塊があたかも山脈で、その上方に、白く雲がたなびくように水平に張り出すのです。祖父母らと炭焼きに山里の奥の日陰の田んぼでは必ずあるのです。しかも、いたずら小僧の私は、竹竿で、たたき割りながら歩いたのです。雨が降らず、水はたまらないのです。張り出すのは田んぼの溝の底から20センチ位まででしょうか？ほぼ、どこでも同じ高さなので、空気の層かと思うのです。

水があったとするならば、夕立以上の豪雨であろうし、そうなら地面が温まって、氷は張りません。


今は、ロータリーという機械て゛攪拌するように耕すので、田んぼではその様子は見られません。里山の奥の轍では見られることがあります。

お礼日時：2014/02/14 11:36

No.1 回答者： eviss 回答日時： 2014/02/13 11:30

普通に考え　子どもにも分かるレベルだとなると・・　水道からホースで水を少し出し　ホースを横向けに置いた状態で凍らせると　同じ現象になるのだが・・

それを　どう　子供に伝えるかってのが判らない・・

この回答への補足

＞それを　どう　子供に伝えるかってのが判らない・・
　分かったら、回答してください。

お待ちしています。

補足日時：2014/02/14 12:01

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2014/02/14 11:24