雪のロールは、地面で育つ
雪原に丸めた紙の筒のような雪のかたまりが並ぶことがあります。雪まくり、スノーローラーと呼ばれる現象です。湿り気のある表面の雪が風などで転がり、周囲の雪を巻き込みながら大きくなります。形が丸いから空から大きな雹が降ってきた、と判断してはいけません。中学入試では、層の重なり、転がった跡、雪面の状態などから、でき方を推測する資料にできます。
雪がまとまりやすいこと、下の面からはがれて動けること、転がす力があることなど、いくつかの条件が重なる必要があります。どんな雪でも強風が吹けば必ずできるわけではありません。風が強すぎると壊れる場合もあります。条件を一つだけ覚えるより、巻き取れる材料と、動かす力の両方を考えることが重要です。
中の穴を、最初からあったものと決めない
雪まくりには中が空洞になったものがあります。巻かれた内側の弱い部分が失われるなどして、中空の形が残る場合があります。写真に穴が見えるから、棒の周りへ雪が巻き付いたと決めることはできません。中心に棒があった証拠、地面に転がった跡、層の連続など、別の資料と合わせて考えます。
円筒のような形でも、実物の幅や直径は均一とは限りません。計算で円柱や中空円筒とする場合は、形を単純化した模型です。外側全体の体積を求めた後、中心の穴の体積を引くと、雪が占める部分を求められます。雪のかたまりにさらに細かな空気のすき間があることと、中央の大きな穴は別のものです。
雪の体積と水にした体積
雪は氷の粒と空気のすき間を含むため、同じ体積の水と同じ質量とは限りません。雪まくりの外見が大きくても、水にすると体積が小さくなることがあります。雪の密度が与えられれば、雪が占める体積から質量を求め、その後に水の密度で水量へ直せます。中央の穴まで雪の質量として数えないことが第一段階です。
巻き込まれるうちに雪が押し固められるなら、体積と取り込んだ雪の量の関係も変わります。転がった距離が二倍なら直径も二倍、という比例を無条件に使えません。表に一定幅・一定厚さの雪を巻き込む条件があっても、巻き数が増えると一周に必要な長さは変わります。円周と半径の関係も関わる題材です。
例題1｜中央の穴を引く
雪まくりを外半径10cm、内半径4cm、幅20cmの中空円筒と考えます。雪が占める部分の体積は何立方cmですか。円周率は3.14、断面は全て同じとします。
答え・解説：5275.2立方cmです。断面の雪の部分は（10×10－4×4）×3.14＝263.76平方cm、幅20cmを掛けて5275.2です。半径の差6cmを使って円の面積を出すと、輪の部分を半径6cmの円と取り違えます。外側と穴を別々に描き、大きな円から小さな円を引く形にします。
例題2｜水にした体積
別の雪まくりは、中央の穴を除いた雪の体積が5000立方cmで、雪の密度が1立方cmあたり0.2gでした。全て融かし、こぼれや蒸発がないとします。水の密度を1立方cmあたり1gとすると、水は何立方cmになりますか。
答え・解説：1000立方cmです。雪の質量は5000×0.2＝1000gで、融けても質量は1000gです。水の体積は1000÷1＝1000立方cmになります。雪の体積5000がそのまま水の体積になるわけではありません。中央の空洞は初めから除いてあり、残った雪の中にも空気のすき間があるため、与えられた密度を使って換算します。
形の似ている別の現象と比べる
雹は雲の中で成長する氷の粒で、地表を転がって雪を巻く雪まくりとは形成場所が違います。層があるという共通点だけで同じ仕組みにしないようにします。写真の背景や地表の跡も観察資料です。答案には「雪面を転がった跡と、雪を巻き込んだ層があるため」と、判断に使った特徴を添えます。珍しい気象現象でも、形成場所、材料、動かす力を整理すれば、知識のない名前に惑わされずに考えられます。
転がった跡の読み取り
雪まくりの後ろに帯状の跡が残っていたら、その幅と巻かれた雪の幅を比べます。同じ向きに並ぶ跡は、風や斜面の影響を考える手がかりになります。ただし跡の長さだけで転がった速さは分かりません。いつ動き始め、いつ止まったかという時間の情報が必要です。距離の資料から時間を勝手に補うと、移動の計算を誤ります。
表面の雪が薄い層としてはがれて巻き込まれる模型では、幅と厚さと進んだ距離から取り込んだ体積を考えられます。しかし巻かれた後に圧縮が起きるなら、完成した円筒の体積は取り込む前の雪の体積と同じとは限りません。質量の出入りがなければ質量は保たれますが、空気のすき間が縮むと体積は減ります。前後の密度を区別することが必要です。
周囲に小さな雪のかたまりが多くても、それが全て雪まくりの種になったとは判断できません。転がり始める条件と、壊れず大きくなる条件は別です。観察時点で残ったものだけを見ると、途中で壊れたものを数えられないことがあります。珍しい形ができた理由を考えるときは、できやすさと残りやすさの二段階を分けると、資料の限界も説明できます。
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