［冬季五輪を科学する］なぜカーリングでは氷をはくのか？

冬季オリンピックが開幕間近だ。なかでも人気上昇中のカーリングは、注目している人も多いだろう。

しかし、経験のない人には、「あのストーンは何でできているの？」「なぜブラシみたいなもので氷をはくの？」…など、疑問がたくさんあるはず。

そこで、本サイトでお馴染みの人気理科教師のなべ先生に、カーリングを科学的に解説してもらった。実は、カーリングにはたくさんの科学が潜んでいるという。

＜参考＞カーリング競技の基礎知識
カーリングは４人１チームとなり、２チームで対戦する競技。スキップ（主将）の出す作戦に従って、投球者がストーン（石）を投げ、スウィーパー２人がストーンの前をブラシではく。両チームが投球し終わった時点で、ハウス（円）の中心に最も近いストーンのチームがそのエンドの勝者となる。

Ｑ．氷上を滑る丸い「ストーン」は何でできている？
Ａ．スコットランド産の花崗岩で、２０ｋｇもあります

カーリングの原型が始まったのは１５世紀のスコットランドといわれており、その場所の特産である花崗岩が今でも使われています。

ストーンはどんな石でも良いわけではありません。硬くて滑りやすく、丈夫なことが大きな条件となります。

花崗岩は、地下の深いところでゆっくりマグマが冷えてできる「深成岩」のうち、岩石をつくる成分である石英や長石の成分が多く白っぽいものです。
性質的には、（１）密度が大きい　（２）吸水性が小さい（吸水性が大きいと、石の間に吸収された水が冷えて氷になったとき、体積が増えて岩石にひびが入ってしまう）　（３）硬い…といった特徴があります。

大理石もまた、花崗岩と密度・吸水性が似ていますが、硬さに違いがあります。比較的柔らかい大理石は、ミケランジェロの彫刻にも使われますね。硬く緻密な結晶構造をしている花崗岩は壊れにくく、カーリング向きといえるでしょう。

Ｑ．なぜストーンの前をブラシではく（スィーピングする）の？
Ａ．氷との摩擦を少なくすることで、ストーンを同じ速度で遠くまで進めるためです

なぜ、ブラシではくと摩擦が小さくなるのか？　今考えられている理由は３つあります。

１．氷の表面の凸凹がなめらかになるため
「ざらざら」より「すべすべ」の方が摩擦が少ない＝よく滑る、ということは、皆さんもイメージできますよね。

２．ブラシでこすることにより熱が発生し、氷の表面を溶かして水の膜を作るため
雨の日に自動車のタイヤが滑りやすくなるのと同じように、水の膜の上をストーンは滑りやすくなるという案です。

３．ブラシで氷が削られ、小さな氷の結晶を表面にまき散らすため
下に丸太を敷いてピラミッドの大きな石を運んだように、下に敷かれた氷の粒子の「ころ」の上に乗って、少ない摩擦で動くのではないかといわれています。

どれも正しそうですが、なにせミクロの世界のことで、なかなか決定打が出されません。もしかしたら、複合的な理由かもしれませんね。

Ｑ．投げたストーンがすい～っと右や左にカーブして進む場面がありますが、なぜストーンはカーブするの？
Ａ．ストーンに緩やかな回転をかけると、回転の方向によって右か左にカーブしながら進むのですが、そのメカニズムはわかっていません。

ストーンを時計回りに回転させると右へ、反時計回りに回転させると左へカーブします。

ストーンは底の部分の中央がくぼんでいるので、氷との接触面はリング状になります。逆さまにしたコップと床との接触面も同じリング状ですね。この逆さまのコップをカーリングのように回転させながら斜面を滑らせると、やはりカーブしながら進みます。しかし、カーブの方向は、なぜかカーリングの場合とは逆方向なのです。

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