水槽で蜃気楼をつくる!? (Updated2016/02/22)

水槽を使った人工蜃気楼の動画(2016.2.22)


■ 水槽を使って蜃気楼をつくる

   昔から、水槽と塩または砂糖を使って上位蜃気楼をつくる方法があります。空気中の温度差
  (密度差)を水と塩(または砂糖)で作ろうというものです。この方法が一番安上がりです。   

 

実験水槽.jpg (18770 バイト)

                写真1
人工蜃気楼を作るための水槽、塩、漏斗、ペットボトルなど

ここでは、簡単な作り方を紹介します。上の写真1のように以下の物を準備します。

<準備するもの>

(1) 水槽(幅が60p程度)
(2) 漏斗(ろうと)
(3) ゴムホース(漏斗の先に合うもの)
(4) ペットボトル(2リットル)が最低1本必要
(5) 溶質として塩または砂糖(4〜5kg程度)
(6) 被写体としての人形、絵など

<作り方>

(1) 水槽の中ほどまで水を入れます。
   (できれば氷をいれて水温を下げ、溶解度を低くします。)
(2) 空のペットボトルに溶質を大量に入れます。(入れるにも程度がありますが・・・)
(3) ペットボトルに水を入れ、キャップを閉めてよく振ります。そこで、溶質が溶けていたら
   溶質を追加します。逆に溶けていなかったら水を追加します。
(4) (3)の作業を上の写真1の左下のペットボトルのように溶質がこれ以上溶けない飽和
   状態にして容積を2リットルにします。
  ※ ペットボトルが何本もある場合、4〜5本ぐらい飽和溶液を作っておいたほうがスムー
   ズにできます。
(5) 漏斗につけたゴム管の先端が水槽の下になるぐらいに固定します。
(6) 漏斗にペットボトルに入った飽和溶液を静かに注ぎます。
(7) 飽和溶液の層と水の層との境界層(写真2参照)が見えるはずですから、飽和溶液の
   層と水の層の割合が同じ程度になるまで飽和溶液を注ぎます。
   (量的には、2リットルのペットボトル数本分は必要です。)
(8)   ここまでできたら、空気中の温度差に相当する密度差のある液体ができたことになりま
   す。この溶液は、水槽の底が一番密度が高く、上へいくに従って密度が低くなっていく状
   態になっいます。つまり、空気中で言えば“上暖下冷の層”と同じ状態となっています。
   この層は、安定していて水と飽和溶液はすぐには混じり合いません。(条件にもよります
   が、1〜2週間はもつと思います)
  

3つの人形.jpg (28512 バイト)

写真2
水槽と実験に使う人形
水色の矢線は水と飽和食塩水との境界層です


<方法>

(1) 上の写真2のように人形または絵などの変化の分かりやすい被写体を用意します。
(2) これらの被写体を水槽と観察者の反対に置きます。そして、水槽から距離を少しづつ
   離して、視線を変えていきます。すると、下の写真3、写真4のような光景が見えると思
   います。色々と条件を変えてチャレンジしてみると面白いと思います。

Toweringdoll.jpg (12472 バイト)
               写真3
 左の人形は上方倒立像ができかけています。一方、残りの2体は伸びた像になっています。人形の高さや形の違いが像の違いとなって現れています。

 

 

3像人形.jpg (22961 バイト)

               写真4
 上の写真2の距離よりも離れた位置では、3体の人形ともに3像型の蜃気楼になっています。(真中の人形の変化を見れば、3像になっていることが容易に分かるはずです)
 ※ 3像目は2像目のすぐ上に縮んで現れる傾向があります。

※ 実際の蜃気楼でもこの人工蜃気楼と同様に、変化する元の物体の大きさ、形、距離、
  観察する人間の目の高さで蜃気楼像が変わります。

 

 

 

水槽で作る人工蜃気楼 (YouTube動画)

 

 自然界では、空気の温度差により蜃気楼が発生します。水槽と食塩水を使って濃度差のある溶液を作り、水槽ごしに人形やイラストを置いて人工的に蜃気楼を発生させることができます。ここでは、眺める目の高さの変化や水と食塩水の境界層が振動することで蜃気楼が変化するようすを見ることができます。また、実際の琵琶湖大橋の蜃気楼動画も収録しています。

(2016年2月22日「YouTube」を更新)

 

 

 

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