川原で丸い石を拾ったら、「長い距離を流されてきた石だ」と言いたくなります。流される途中でぶつかり、角が取れるという説明は大切です。しかし、その石一個を見て、流された距離を何kmと決められるわけではありません。石の形は手がかりになりますが、距離を直接示す目盛りではないのです。
まず分けたいのは、丸みと大きさです。大きくても角の取れた石、小さくても角ばった破片があります。「小さいから丸い」と一つにまとめず、それぞれを観察してみましょう。
角が取れる変化と、割れる変化
石は流されながら、川底やほかの石とぶつかります。表面がすり減ったり、角が欠けたりすると、輪郭がなめらかになっていきます。一方、大きく割れた直後には、新しい角ばった面が現れることもあります。移動する間に起こる変化は、表面を少しずつ磨くことだけではありません。
ここで「水が石を全部溶かしている」と言い換えると、変化の種類が入れ替わってしまいます。小さな粒へ分かれて運ばれることと、水に溶けることは違います。今回は、物質が溶ける変化を考えず、石が欠けたりすり減ったりする模型に絞ります。
実物の川には、途中の崖や支流から新しい石も加わります。下流に角ばった石が一つあったからといって、川で角が取れる説明全体が間違いになるわけではありません。その石がどこから加わったかも考える必要があります。
石の種類をそろえてから、形を比べる
別々の岩石は、すり減りやすさや割れ方が同じとは限りません。丸い石と角ばった石を一つずつ選び、形だけで移動距離の長短を決めるのは飛躍があります。比べるなら、岩石の種類や最初の大きさなど、結果を変えそうな条件を確認します。
学校の模型実験でも同じです。同じ材料の石を同じ大きさにそろえても、片方だけ強く振れば、振った回数の効果と振る強さの効果が混ざります。回数を調べたいなら、容器、水の量、石の個数、一回の動かし方をできるだけそろえる必要があります。
ただし、容器を振る模型の百回を、実際の川の百mに置き換えることはできません。模型は、ぶつかることで形が変わる仕組みを考える道具です。模型で成立した比例を、根拠なく自然の距離の比例へ広げないでください。
同じ回数振った石でも、一回の条件をそろえる
石の角が取れる模型実験で、容器を振った回数を比較するなら、一回の動かし方をそろえる必要があります。十回大きく動かす実験と二十回小さく動かす実験では、回数だけの効果を取り出せません。水の量や石の種類をそろえたからといって、すべての条件がそろったわけではないのです。調べたい要因と、それ以外の要因を二列に書き分けます。
例えばAは同じ大きさの石を十個入れ、同じ幅で百回動かします。Bも同じ石十個で、動かす幅をそろえ、二百回とします。この比較で回数の違いを調べるなら、容器の形、水量、動かす速さ、開始時の石の状態もできるだけ同じにします。Aで使い終えた石をそのままBへ移すと、Bだけ初めから角が減っているという別の差が加わります。
結果の記録も『丸くなった』だけでなく、同じ方向から撮った写真、主な石の乾燥質量、回収した細粒の量など、比較できる項目で残します。ただし、その模型の百回を自然の川の何kmと読み替えるには別の根拠が必要です。回数をそろえた実験は変化の仕組みを考えるためのものと位置付け、自然での移動距離を直接測った資料と区別しましょう。
例題1｜石の重さが減った分は、消えた？
説明用の密閉した模型で、初め120gの石を動かしました。終了後、主な石は108g、集めた破片は9g、細かな粒は3gでした。いずれも同じ乾燥条件で量り、石の物質は水に溶けず、容器の外にも出ないものとします。主な石から減った分は何gで、集めた物質全体は何gですか。
答え・解説： 主な石から減った分は120−108＝12gです。全体は108＋9＋3＝120gで、初めと同じです。減った12gは、破片9gと細かな粒3gに分かれています。
「石が軽くなった」を「物質がなくなった」と読み替えないことがポイントです。主な石だけを量った値と、そこから離れた粒も含めた値では、量っている範囲が違います。実際の観察で粒を回収しきれなかったなら、その不足も測定上の限界として考えます。
丸い石の個数だけで比較しない
川原Aで丸い石が12個、川原Bで18個見つかったら、Bの方が丸い石の多い場所でしょうか。調べた石の合計数が必要です。Aでは20個、Bでは30個調べたのなら、丸い石の割合は同じになります。
調べるときの選び方も大切です。丸くてきれいな石ばかり拾えば、その場所の特徴を表す資料にはなりません。「決めた範囲にある一定以上の大きさの石を調べる」など、選ぶ基準をそろえます。丸いかどうかの判定基準も先に決め、場所によって甘くしたり厳しくしたりしないようにします。
例題2｜12個と18個なら、割合も違う？
同じ選び方と判定基準で調査しました。Aでは20個中12個、Bでは30個中18個が丸い石でした。それぞれの割合を求めてください。この結果だけで、Bの石の方が長い距離を流されたと言えますか。
答え・解説： Aは12÷20×100＝60％、Bは18÷30×100＝60％です。丸い石の個数は違いますが、割合は同じです。この結果だけで、Bの石の方が長い距離を流されたとは言えません。
さらに、割合が同じでも、すべての石が同じ距離を移動したことにはなりません。岩石の種類、途中から加わった石、流れの条件などをまだ分けていないからです。計算で求まった60％は「今回調べた石の中での割合」です。答えの意味を、流された距離の証明にまで広げないようにします。
写真に書き込むなら、二つの観察欄
石の写真を見たら、大きさの欄と角の形の欄を分けて書いてください。大きさを比較する写真には、物差しなど共通の尺度も必要です。撮影の倍率が違う写真では、画面で大きく見える方が実物でも大きいとは限りません。
「丸い」という一語から、変化の仕組み、比較条件、資料の限界へ進む。この順で考えると、川の石を丸暗記の目印ではなく、過去の変化を考える証拠として使えます。
流れ全体の働きは川の侵食・運搬・堆積、粒の大きさによる区分はれき・砂・泥の見分け方で整理できます。