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【自由研究】動画:小学生・中学生向け、簡単で面白い竜巻の実験

2019/07/15
 
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家庭学習の一環として、息子と「トルネード(竜巻)をペットボトルで再現する」実験を行いました。

アメリカ合衆国では、平均して年に1000個以上のトルネードの発生がし、年平均で80人以上の死者が出ています。

そのため、小学校低学年でもトルネードについての基礎知識を学びます。(私たちは南米在住ですが、北米の教材を使用して家庭学習を行っています。)

日本の子供たちが、幼い頃から地震に備えて避難訓練をしたり、授業で地震のテーマを扱うのと同じですね。

当実験は、北米の小学校・中学校の科学の授業で、一般的に取り入れられている実験内容です。

英語では、Tornado in a BottleTornado TubeCyclone TubeVortex Bottle などと呼ばれています。

実験の工程は全く難しいものではなく、年齢の低いお子さまでも楽しめる実験です。

当実験で要(かなめ)となるのが、ペットボトル・ジョイントサイクロン・チューブなどと呼ばれる、ペットボトルを接続するためのコネクターです。

市販でも入手できるのですが、今回は、自作でコネクターを用意しました。

当記事では、コネクター作成の数々の失敗談を含めた、実験の全工程の詳細を公開しています。

♦目次【本記事の内容】

子供と楽しむ面白い自由研究:トルネード・ボトル(竜巻)を作ろう!

まずは、実験結果の動画をご覧ください:

※携帯電話をご使用の方は、全画面表示(フルスクリーン)をご使用下さい。パソコンをご使用の場合はダブルクリックで全画面表示になります。1分14秒以降で、ラメ入りの渦がキラキラと光るのがご覧頂けます。


いかがでしたでしょうか。

実験完了までに1週間近くかかっただけあって(詳細は後ほど)、息子は1時間以上もひとりで水竜巻を起こして楽しんでいました♪

↓実験内容に移る前に、簡単に関連用語について理解しておきましょう。

竜巻を英語でトルネードと呼ぶことをご存知の方は多いですが、

「竜巻って何?」

と子供に聞かれてサクっと答えられる方は、以外と少ないのではないでしょうか。

ぐるぐると回る風の渦?

台風とは別物だよね?

あれっ、そもそも日本では竜巻って起こらないんじゃないかな?

グーグル先生に聞いても、何だか関連用語が多くて分からなくなって来たぞ…

ということで、ここで簡単に重要な5つのキーボードを取り上げておきます:

竜巻(トルネード)、台風、タイフーン、ハリケーン、サイクロン

先に重要ポイントをお伝えしておくと、この5つの単語のうち、竜巻(トルネード)だけが「別物」です。

台風 vs. タイフーン(Typhoon)

台風とタイフーンは、音が似ていて同じものであると思いがちですが、

台風は日本基準の用語・タイフーンは世界基準の用語

です。

では何が異なるのか、というと、最大風速です。

台風:最大風速が秒速17メートル

タイフーン:最大風速が秒速33メートル

ということは、日本のニュースで台風が取り上げられても、必ずしも世界のニュースで「タイフーンが日本を直撃している」と報道される訳ではない、ということです。

「タイフーン」に該当する日本語は、「強い台風」「非常に強い台風」「猛烈な台風」とされています。

日本のニュースで「非常に強い台風が本土に上陸する恐れがある」と発表されれば、世界のニュースでも「日本にタイフーンが接近している」と報道される、ということですね。

タイフーン (Typhoon) vs. ハリケーン (Hurricane) vs.サイクロン (Cyclone)

タイフーン、ハリケーン、サイクロンは、全て同じ気象現象です。

地域によって呼び名が異なるだけです。

タイフーン:日本を含む、北西太平洋(つまり、アジア周辺)

ハリケーン:アメリカ合衆国・メキシコを含む、北部大西洋~北太平洋、南東太平洋(つまり、アメリカ大陸周辺)

サイクロン:インド・オーストラリアを含む、インド洋~南太平洋

竜巻 / トルネード (Tornado)

トルネードは、強い風の渦という点では上述のタイフーン、ハリケーン、サイクロンと同じですが、それ以外は生まれ方も大きさも継続時間も全く異なります。

実はトルネードの科学は、ハリケーンやサイクロンの研究と比較すると、まだよく解明されていないのが現状です。

ここでは、共にアメリカ合衆国で発生するトルネードとハリケーンの違いを見てみましょう:

トルネード ハリケーン
発生場所 通常、陸地で発生 大抵、海上で発生
大きさ 平均直径0.8㎞ 直径160㎞~1600㎞
継続時間 数秒~数時間 数日~数週間
最大風速 秒速51メートル(F2藤田スケール)

~ 秒速143メートル(F5)

秒速33メートル(カテゴリー1)

~ 秒速70メートル(カテゴリー5)

※史上最速は秒速96メートル(2015年ハリケーン・パトリシア)

このように比較すると、トルネードとハリケーン(およびサイクロン、タイフーン)が別物であることが明らかになりますね。

竜巻の特徴は、突発的に発生し、狭い範囲で、短時間に莫大な被害をもたらす点です。

同じ理由から、竜巻は早期予測するのが最も難しい気象現象であるとされています。

この実にパワフルな竜巻が、日本のニュースではあまり登場しないため、日本には竜巻が存在しないものだと思われがちですが、そうではありません。

日本でも、平均して年に25個前後の竜巻が発生しています。

ただし日本で発生する竜巻は、強度がアメリカ合衆国で発生するものより弱く、寿命も短い、という特徴を持っています。

そのため、竜巻による被害も小規模でおさまっています。

日本では台風に伴って発生する竜巻も多数あり、その場合は、竜巻は台風の中心から離れたところで発生している、と報告されています。

それでは、関連用語についての理解がざっとできたところで、早速、水を使って竜巻を再現してみましょう!

 

次のページ 竜巻実験内容の詳細

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