海に浮かぶ大きな氷を見て、「海水が凍ったのだろう」と考えたくなります。しかし、氷山は主に陸上の雪が積もってできた氷河や氷床などの氷が、海へ流れ出して切り離されたものです。一方、海水が凍ってできる氷もあります。浮いている現在の場所だけでは、もとの水が何だったかは決まりません。
ここでは、海水が凍ってできた氷を「海氷」と呼び、陸の氷から生まれた「氷山」と分けます。資料によって海氷という言葉を広く使う場合もあるため、問題に定義が書いてあれば、その範囲を先に読み取ってください。
海の写真の前に、氷ができるまでを戻る
氷山を考える出発点は、陸に降る雪です。雪が長い間積もって圧縮され、氷となり、その塊がゆっくり移動していきます。氷河や氷床から海へ張り出した部分などが分かれ、漂う氷山になります。海の上で白く見えるという共通点だけで、海水の凍結と一緒にしないようにしましょう。
海氷の場合、出発点は海水です。冷却によって海水中の水が氷になっていきます。このとき、塩分は水と同じ割合でそのまま氷の結晶に入るわけではありません。濃い塩水が氷の間に残ったり、周囲の海へ抜けたりします。したがって「海氷はもとの海水と全く同じ塩分」「海氷なら塩分は必ずゼロ」のどちらも言い過ぎです。
塩分が少ない理由を、一つに決めつけない
氷山のもとになった雪は淡水由来です。ただし、海に出た後の氷の表面には海水が付くことがあります。逆に海水から生じた氷でも、でき方や時間の経過によって塩分の少ない部分ができます。溶かした水の塩分だけを測り、直ちにすべての来歴を言い当てられるとは限りません。
写真の大きさも同様です。大きければ氷山、小さければ海氷という分け方ではありません。氷山から小さなかけらが分かれることもあれば、海氷が押し重なって厚くなることもあります。分類の基準を「大きさ」にするのか「でき方」にするのかで、同じ写真への答えが変わってしまいます。この記事の分類では、でき方が基準です。
例題1：二つの氷のでき方を分ける
Pは、陸に積もった雪が氷になり、海へ移動してから大きな塊として分かれたものです。Qは、海面付近の海水が冷やされてできたものです。P・Qを氷山と海氷に分類し、「どちらも海にあるから海水由来」という説明が正しいか答えてください。
答え・解説： Pが氷山、Qが海氷です。「どちらも海水由来」は正しくありません。Pは今では海上にあっても、出発点は陸の雪です。回答には「海にある」だけでなく、「何がどこで凍ったか」を入れます。Pが小さく砕けても、そのかけらの由来が突然Qのものに変わるわけではありません。
この問題では、観察時点の居場所と、物ができた過程を別の欄に書くと混乱を防げます。自然の分類では、目の前の姿を説明する情報と、過去の変化を説明する情報が異なることがあります。
例題2：純粋な氷だけを分けた模型
塩分を3％含む食塩水200gから、食塩を全く含まない純粋な氷50gができ、その氷を取り除いたとします。水の蒸発や食塩の損失はないものとします。残った液の重さと濃さはどうなりますか。
答え・解説： 最初の食塩は200×0.03＝6gです。取り除く氷に食塩は入っていないので、液中の食塩は6gのまま。液の重さは200−50＝150gで、濃さは6÷150×100＝4％になります。水だけが減ったため、残る液は濃くなりました。
ここで求めた4％を、実際の海で必ず起こる値として使ってはいけません。海氷には濃い塩水が取り込まれることがあり、海には流れや他の水との混合もあります。例題は「純粋な氷を取り分ける」という条件を置いた質量計算です。塩が勝手に増えたのではなく、割合の分母が小さくなったことを確かめてください。
海面の高さの問題とは、もう一段分ける
氷山の話から「氷がとけたら海面はどうなるか」という問いへ進むときは、氷が初めから浮いていたか、陸に載っていたかを確かめます。すでに水に浮く氷は、その重さを支えるだけの水を押しのけています。陸から新たに海へ水が加わる場合とは、出発条件が違います。
ただし、真水と海水の密度の違いまで扱う問題なら、その条件も必要です。まずは真水に浮く氷がとける模型の前提を押さえ、海へそのまま言葉だけ移さないようにしましょう。浮く物と押しのけた水の関係は、浮力の力の矢印でも整理できます。
「海に浮く氷」という一枚の写真にも、由来、含む塩分、浮いている状態という別々の情報があります。知っている用語を早く付けるより、設問がどの情報を求めているかを見つける方が、説明は正確になります。