鉱物のモース硬度は、引っかいたときの傷のつきにくさを比べる基準です。落としたときに割れにくいか、ハンマーでたたいて壊れないかを、その数字だけで示しているわけではありません。「硬い」という日常語を、実験で何を調べた言葉なのかへ戻して読む必要があります。
「ダイヤモンドは硬いから、どんな衝撃でも割れない」。この説明では、傷への強さと衝撃への強さが混ざっています。理科の資料では、同じ形容詞でも測り方が異なることがあります。まず、硬さの試験で実際に行った操作を確かめましょう。
傷をつけた側と、つけられた側を取り違えない
Aの先をBの表面にこすり、Bに本当の傷がついたとします。その結果から、Aの方が硬い可能性を考えます。さらにBでAをこすってもAには傷がつかなかったという確認があれば、Aの方が硬いという比較がはっきりします。どちらを動かしたかだけでなく、どちらの表面が傷ついたかを書きます。
表の縦に「こする側」、横に「こすられる側」があるなら、丸印の意味を見出しまで戻って読みましょう。丸が「傷がついた」を示すのか、「傷をつけられた」を示すのかで、読み方が反転します。数の多い行を機械的に選ぶ前に、一つの丸を「AでBをこすると、Bに傷がつく」と文章に直すのが確実です。
表面の線が、すべて傷とは限らない
柔らかい鉱物の粉が、相手の表面に細い線として残ることがあります。見た目は傷のようでも、相手を削った溝ではない場合があるのです。倉敷市立自然史博物館の説明でも、粉の付着と傷を区別して確認する点が示されています。
したがって、観察記録に「白い線が見えた」とだけあれば、まだ硬さの順を確定しない方がよいことがあります。線を取り除いた後も溝が残るのか、逆向きに試すとどうかなど、判断に使う記録が必要です。色の線という結果を、すぐに「表面が削れた」という原因へ置き換えないでください。実物を調べる場合は、許可された標本を指導者の管理下で扱い、展示品や身の回りの物へ傷をつけないようにします。
例題1：三つの試料を硬い順に並べる
架空の鉱物試料P、Q、Rを調べました。PはQに傷をつけますが、QはPに傷をつけません。RはPに傷をつけますが、PはRに傷をつけません。いずれも粉の線ではなく傷であることを確認済みです。硬い順に並べてください。
答え・解説： R、P、Qです。最初の記録はPがQより硬いこと、次の記録はRがPより硬いことを表します。二つをつなぐとR→P→Qとなります。ここで矢印は「より硬い」を表すものと決めています。RとQの直接の試験がなくても、与えられた単純な比較条件のもとでは順序を推定できます。
モース硬度の数字を、倍数に使わない
モース硬度では、滑石を1、石こうを2、方解石を3、石英を7、ダイヤモンドを10とするなど、基準の鉱物を並べます。この数字は、同じ幅ずつ硬さが増える目盛りではありません。硬度8が硬度4の「2倍の硬さ」だと計算することはできないのです。
たとえばマラソンの順位が2位と4位でも、2位の人の速さが2倍になるわけではありません。順位から分かる前後関係と、速さの数値は別です。モース硬度も、数字があるからといって重さや長さと同じ計算をしてよいわけではない、と考えると整理しやすくなります。比べる基準を理解してから数値を使いましょう。
例題2：「間にある」から、名前まで決まる？
未知の試料Xは、モース硬度4の蛍石に傷をつけ、蛍石からは傷をつけられませんでした。一方、硬度5のりん灰石には傷をつけられず、りん灰石でXには傷がつきました。Xについて「硬度は4より大きく5より小さい」「硬度は正確に4.5」「鉱物名まで確定した」のうち、記録から直接言えるものを選びます。
答え・解説： 「4より大きく5より小さい」です。4.5と表現する場合もありますが、定規の4.5cmのように厳密な中間値を測ったという意味ではありません。また、この範囲に入るという条件だけで鉱物名は一つに決まりません。色、結晶の形、割れ方など、別の性質も組み合わせて候補を絞ります。
岩石の中の一粒と、岩石全体を分ける
花こう岩などの岩石には、性質の異なる鉱物が含まれています。ある一粒で傷がついた結果を、岩石のどの場所でも同じだと広げないことも重要です。測った場所が別の粒なら、比較している物質自体が変わる可能性があります。粒の写真や位置を記録しておく理由がここにあります。
さらに、鉱物によっては方向や結晶面による違いもあります。入試の単純な表では一定の条件のもとで比べたものとして扱いますが、実物で一度だけうまくいかなかった結果から、標本名が間違っていると即断する必要はありません。操作と観察を確かめ、資料の条件に戻ります。「硬いから丈夫」とひとまとめにするより、どんな力の加え方に対する性質なのかを説明できるようになりましょう。