氷・氷摩擦と高密度雪圧縮特性の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14390002
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 前野 紀一 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50001657)
• 研究分担者: 荒川 政彦 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10222738) ; 西村 浩一 独立行政法人防災科学技術研究所, 主任研究員 (10180639) ; 水野 悠紀子 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (10002461) ; 竹井 巌 北陸大学, 薬学部, 講師 (70247477)
• キーワード: 氷 / 雪 / 摩擦 / 衝突 / 付着 / 圧縮 / 雪崩 / 氷衛星

研究概要

本年度は、氷・氷摩擦係数の測定と理論の修正を行い、低速度領域(10^<-7>〜10^<-3>m/s)における摩擦実験結果に対する物理モデルを構築した。モデルは低速度あるいは融点近辺の高温度になると焼結の効果によって氷摩擦面の結合面積が増え、それによってせん断摩擦力が増加するというものである。高密度雪の圧縮実験は、円柱を雪に押し込む、いわゆる貫入実験で行われた。貫入棒の材質は鋼と木の2種類、寸法は直径8、20、30mmである。雪試料はあらかじめ550kg/m^3、650kg/m^3、および730kg/m^3に調整された。野外での自然積雪実験のためにポータブル雪圧縮装置を作成した。これは、上記の測定を簡便に行うための装置で、小型のロードセル、変位計、およびマイクロフォンを組み込んだ貫入圧縮装置である。記録された反抗力と付随音の振動解析は雪内部の構造変化と比較して行われた。振動解析の結果はまだまとめられていないが、波形の時間変化および卓越スペクトルと、雪の内部構造、特に粒子の破壊、再配列による空間充填、およびせん断滑りとの間に明瞭な関係がありそうである。この他、雪と氷の付着衝突時の高速写真が撮られ解析された。また雪に発射した音響エネルギーの伝達測定から音速の詳細な温度依存が求められ雪構造の変化と関連して解析された。

研究成果

• [文献書誌] 前野紀一: "鳴き雪研究事始め"雪氷. 64(2). 197-200 (2002)
• [文献書誌] 前野紀一: "鳴き雪の秘密"寒地技術論文報告集. 18. 841-844 (2002)
• [文献書誌] 荒川政彦, 前野紀一: "氷の高度衝突と破壊"雪氷. 64(3). 259-267 (2002)
• [文献書誌] Arakawa, M., J.Leliwa-Kopystynski, N.Maeno: "Impact experiments on porous icy-silicate cylindrical blocks and the implication for disruption and accumulation of small icy bodies"Icarus. 158. 516-531 (2002)
• [文献書誌] 水野悠紀子: "氷が破壊する時の発光現象"雪氷. 64(3). 241-248 (2002)
• [文献書誌] Kouchi, A., T.Kudo, H.Nakano, M.Arakawa, N.Watanabe, S.Sirono, M.Higa, N.Maeno: "Rapid Growth of Asteriods due to very Sticky Interstellar Organic Grains"The Astrophysical Journal. 566. L121-L124 (2002)