質問: 富士の氷穴が寒い訳 この間富士の樹海に行ってきました。 思ったよりも観光地化されており氷穴や風穴、こうもり穴なんてものがあり、お金を払わないと中に入れなくなっていました。 これらの洞窟は氷穴だけでなく全部かなり寒かったです。外の温度は30度近くあるのに10m降りたところの洞窟では0度とかでした。 中には氷ができており、昔は夏の間に氷をためておくために使われていたらしいです。 しかしこれは氷があるから寒いのではなく、寒いから氷があるんですよね? ではなぜ寒いのでしょうか。 地面の中はある程度の深さで15度くらいになり、そこからは100m下がるごとに何度上がるみたいな感じだったと思うんですよ。 なんでこれらの洞窟が寒いのかはどこにも書いてなかったのでどなたか知っている方がいらしたら教えてください。お願いします。
回答: こんにちは。素朴ではありますが難しい問題ですね。私も樹海の洞穴について知識があるわけではないのですが、次のような回答ではいかがでしょう。 単純に申し上げれば、 (1) 年間を通じて温度が一定・・・夏は外より寒く、冬は外より暖かい (2) 雪解けの地下水が地中を冷やす の2点です。 ご存知のとおり、物は外気温の変化により温まったり冷たくなったりしますが、この変化は必ず外気温より遅れます。 特に物が大きくなるほど遅れが大きくなり、「茶碗のお湯は数十分で冷めるのに、お風呂のお湯が冷めるには数時間かかる」ことになります。これは、空気に接している面積(熱の出入り口の大きさ)と、体積(熱の総量)の比率によります。同じ立方体(さいころ型の箱)でも、一つの辺の長さが2倍の大きさになると、表面積は4倍になり、体積は8倍になるので、温度を同じにするためには同じ面積から2倍の熱を放出しなければならず、冷めるまでの時間が長くなります。 その点、深い洞窟はいわば極端に大きなお風呂の中心部で、それも熱を運ぶ水の流れ(対流)が全くない状態。仮に外気温が-20度から20度の間で変動しても、巨大な岩の内部は-5度~5度の間に収まることは容易に考えられます。 さらに馬鹿にできないのが地下水です。 昔から井戸水は「夏に冷たく冬に暖かい」といわれており、これは例えば15度くらいでいつも一定していることの現れですが、この温度は土にしみこむ雨水の平均温度を反映しており、まさにその地域の平均気温(ただし雨水なので晴れているときを除く)と言えるでしょう。 その点、富士山の地下水の相当割合は雪解け水であるために0度近い低い温度であることが想像できます。このような低温の地下水脈を抱えた地盤の深部は、平均気温よりさらに低い温度で安定していることは容易に想像できると思います。 なお、地中深くになると温度が上がるのは事実ですが、これは相当な深度からの問題で、また、岩盤の厚さ(質)や溶岩通路との距離によります。富士山内には未だ元気な溶岩通路があると言われていますが、訪問された洞窟はこの通路との距離といった点では十分離れていたといえるでしょう。 さてさて、参考になったでしょうか。 お役に立てば幸いです。