ペットボトルで温暖化のシミュレーション
地球温暖化については色々なところで論議されています。 太陽からの光は、地球にいつも同じ量のエネルギーを運んできます。大気中の二酸化炭素の量が増えると、陸や海からでてきた赤外線のエネルギーが、今よりもたくさん大気に吸収されます。そのために、地球の平均気温が上昇してくるのです。 しかし、この上昇は、いつまでも続くわけではありません。熱くなった地球からは、たくさんの量の赤外線のエネルギーが宇宙にでていくのです。そのため、再び地球に入ってくるエネルギーとでていくエネルギーが平衡状態になるのです。今よりも温度の高い地球ができあがってしまうということです。 これをペットボトルでシミュレートしようという装置です。
準備するもの	ペットボトル・ビニールテープ・水
穴をあけたペットボトルに一定の流量で水を入れていきます。
	今の地球 たくさんの穴をあけたペットボトルに水を入れていきます。入れる水の量を一定にするとある程度ペットボトルの中に水が溜まり、水位が維持されます。穴からでていく水は地球からでていくエネルギーの量を表します。
	だんだん温まる地球 CO2と書いたビニルテープで穴をふさいでいきます。そうすると水位が上がってきます。これは地球に残る熱ということになるのです。しかし、そのうち水位の上昇が止まり、以前よりも高いところで安定します。
	暖かくなってしまった地球 この状態をスタートの時と比較してみましょう。水位ははじめよりも高くなっています。地球に溜まっているエネルギーが増えてしまったことになるのです。しばらくたったらまた穴をふさいでみましょう。同じようなことがまた起こるのです。
実験のポイント	◆水の流量は重要になります。安定させましょう。 ◆穴の大きさと流量のバランスが問題になります。 ◆詳しい解説はこちらです→ここをクリック
ペットボトルで空気の対流
気象の単元では、大気の循環を考えさせるのが大きなポイントになってきます。中学校の段階では、『空気が暖まる→体積が膨張する→密度が小さくなる→上昇する』という現象です。これを見せるために今まで色々な実験装置を作成してきました。今回、ペットボトルでこの実験をできないかと言うことで考えてみました。
	今回は『お茶のペットボトル』を使ってみました。理由は『容積』が大きいからです。
	２本使い、一本はそこの方だけを利用します。
	煙の発生源としては線香を。冷却のためには地域の特性を生かして『雪』を使いました。
	煙の量が多いため、『明確に』とはいきませんでした。煙の元として『塩化水素＋アンモニア』から得られた『塩化アンモニウム微粉末』を使ってみました。熱源がないのでこれもはっきりとはわかりませんでした。しかし、これはなかなか興味深い実験装置になりそうです。
今後の展望	◆ペットボトルは横置きが良いのか、縦置きが良いのか。また、工夫して接合し拡大版にしてみたらどうだろうか。 ◆熱源として使い捨てカイロは使えないだろうか。 ◆完全に密封しないで、下の方をあけておくというのはどうだろうか。 ◆お茶のガタガタしたボトルではなく炭酸飲料の壁面が平らなものならダメだろうか？
ペットボトルで圧力の実験
前回ヘロンの噴水を実験したとき、それを密閉空間でやったらどうなるのかと言うことで実験をしました。今回は、２タイプで実験をしてみました。用意するものはペットボトル・ホース・水・バケツです。
	ペットボトルに水を充填します。ホースの中にも水を充填させて繋ぎます。その一端を、半分くらい水を入れたバケツにさしておきます。
	ホースはバケツに入れたままペットボトルを高く持ち上げます。するとペットボトルは『バキバキッ』とつぶれてきます。なぜでしょう。
	それがわかりましたので、今度は今までバケツに入れておいたホースの開放されていた口を、水を充填したペットボトルに繋ぎます。
	これを前回と同じように持ち上げます。密封された空間なのですが、同じような現象がおこります。手軽な実験装置ですがなかなか考えさせられるものです。
今後の展望	◆ホースの一端に圧力計をつけてみたらどうなるのかやってみたい。
ペットボトルでアンモニアの噴水
	大きな丸底フラスコでやるアンモニアの噴水実験。これをペットボトルでやることができないかと言うことで、実験装置をつくりました。
	応用編でジエチルエーテル・アセトンを入れたビンを繋いで下の方を温めます。すると・・・接合部分が結構溶けたりしてしまいます。ダメ。
	ペットボトルに油と水を入れておきます。もちろん分離します。それをドリルに取り付けて回転させます。すると・・・。ボトルの底の形状で色々と違うことがわかりましたが、本質的には『大きな変化なし』というところです。回転させても『上は油、下は水』ですね。
	ペットボトルとフィルムケースを使って、定量の液体を取り出す装置を作ってみました。これは案外便利かも知れません。
ペットボトルで雲をつくる
雲をつくる実験は色々なタイプがあります。フラスコに線香などの煙を入れて減圧するもの。ペットボトルに水蒸気を充填しFizzkeeperで加圧したあとに、一気に減圧するもの。評判は悪かったですが、水槽にビニル袋を被せて一気に引くもの・・・それを単純にペットボトルのみでできないかという実験です。
	水蒸気源を呼気から、凝結核をマッチの燃えさしからの煙で供給します。その後ペットボトルの側面を強く押し、そのあと手を離して減圧します。残念ながら今回ははっきりとわかりませんでしたが、夏の飽和水蒸気量が大きいときには可能ではないかという結論に達しました。
ペットボトルで液状化現象
液状化現象については、色々なところで実験が開発されています。この実験は、防災科学技術研究所で紹介されている『エッキー』という実験装置です。
	粒のサイズを合わせた砂をペットボトルに入れます。水を入れて同時にプッシュピンも入れておきます。それで完成です。良く振って静置します。ピンは泥の中に埋没するようにしておきます。その状態で、外部から振動を加えると、プッシュピンが浮かび上がってきます。
関連Ｗｅｂページ→防災科学研究所『自然災害の科学教室』