中学受験理科｜氷河が後退しても氷は前へ動く？｜目印と先端を分ける

氷河の先端が前年より山側へ下がったと聞くと、氷全体が逆向きに動いたように感じませんか。先端は、同じ一粒の氷を追う目印ではありません。流れてくる氷がそこで融ければ、氷は谷へ進んでいても、氷で覆われる範囲の端は山側へ移ることがあります。

今回は氷河の量の増減ではなく、位置の記録を読みます。氷の中へ立てた目印の移動と、氷河の先端の移動という二つの追跡を分けることが中心です。中学入試で「何が動いたか」を取り違えると、同じ地図から逆の結論を出してしまいます。

目印は氷の動きについていく

氷河に設けた観測用の目印を、動かない岩などを基準に測ると、その場所の氷の移動を調べられます。目印が谷側へ進めば、その氷が谷側へ運ばれたことを示します。地図の座標を二つの時刻で引き算すれば、移動量を求められます。

ただし目印が傾いたり抜けたりした場合は、その位置をそのまま氷の移動とみなせるか確認が必要です。観測の基準点まで動けば比較もずれます。例題では目印が氷に固定され、基準点は動かないと指定します。

先端の場所は、そこへ流れ込む氷と、融解などで失われる氷の兼ね合いで変わります。境界が動く速さと、境界近くの氷の粒が動く速さは同じではありません。川の水が下流へ流れていても、水たまりの広がりが縮む場面と、考え方の一部が似ています。

氷河が後退したという表現は、一般に先端が上流側へ移ったことを指します。流動が逆転したという意味へ読み替えないでください。また一年の先端移動だけから、その年の氷河全体の体積変化を正確に計算することもできません。幅や厚さの変化が必要です。

例題1。同じ座標系で比較した模式図。目印と先端の位置間隔は実寸ではありません。

谷側を正とする座標を使います。氷の目印は一年で位置100mから140mへ移りました。氷河の先端は位置1000mから980mへ移りました。目印と先端の変化をそれぞれ説明してください。

答え・解説： 目印は谷側へ40m、先端は山側へ20mです。氷は谷側へ流れているのに、先端は後退したという組合せであり、矛盾ではありません。目印は氷の一部、先端は存在範囲の境界という違いがあるからです。

目印の40mと先端の20mを足して、氷の流速60m/年とはしません。二つの異なる対象の位置変化を足した量になってしまいます。何を追った数字か、各列に名称を残して計算します。

氷河の流れには、谷の壁や底との関わりがあります。一般的な谷氷河では、表面中央付近が側面付近より速く動くことがあります。ただし氷河の形や底の条件によって違うため、全ての横断面で同じ数値比になるという規則ではありません。

横に並べた複数の目印を時間をおいて測ると、その場所の速さの分布が見えます。初めに一直線だった列が谷側へふくらむように変われば、中央がより多く進んだと考えられます。図の曲がりを氷が横へ広がった証拠と決めないようにします。

同じ日に横一列へ置いた左端・中央・右端の目印が、30日後に谷側へそれぞれ3m、9m、3m移りました。各目印の一日あたりの平均移動量と、中央が端の何倍かを求めましょう。

答え・解説： 左右の端は0.1m/日、中央は0.3m/日で三倍です。30日間の平均なので、毎日同じ距離ずつ動いたとは限りません。初めの一直線に比べ、中央の目印が端より6m先へ出た配置になります。

この三点の平均0.166…m/日を、氷河全体の平均流速と呼ぶのは早計です。各点が代表する面積や深さが分からないからです。三つの目印の平均と、氷全体の流れを代表する平均は区別します。

撮影位置が違う写真では、遠近によって先端が動いたように見える場合があります。位置を比較するには、地図上の座標や共通の目印、縮尺をそろえます。積雪が地表を覆うと、氷河の本当の境界を見分けにくいこともあります。

観測日は何日離れているかも確かめます。年ごとの移動と月ごとの移動を、そのままmの数値だけで順位付けしないようにします。道のりをそろえるのか、時間あたりへ直すのかを問題に合わせて決めます。

「氷が進む」と「氷河が後退する」を両立させて説明できれば、目に見える輪郭と物質の動きの違いが分かっています。図へ目印の矢印と先端の矢印を別々に描く。それだけで、二つの観測を混ぜずに読む手掛かりになります。

氷の表面が融けて低くなる変化と、目印が谷方向へずれる変化は、縦と横の別の移動です。目印の露出した長さを読む観測は表面の消耗を調べる手掛かりになりますが、その長さだけで水平流速は求められません。同じ棒を使っていても、読んだ部分を区別します。