寒い

寒さは、特に大気中の低温の存在です。一般的な用法では、寒さは主観的な知覚であることが多いです。温度の下限は絶対零度で、絶対熱力学的温度スケールであるケルビン温度で 0.00  Kと定義されます。これは、摂氏スケールでは -273.15 °C、華氏スケールでは -459.67 °F 、ランキン温度スケールでは 0.00 °Rに相当します。

温度は物体または物質のサンプルが持つ熱エネルギー、つまり物質を構成する粒子のランダムな運動の運動エネルギーに関係するため、物体は温度が低いほど熱エネルギーが少なくなり、温度が高いほど熱エネルギーが多くなります。システムを絶対零度まで冷却できるとしたら、物質のサンプル内の粒子のすべての運動が停止し、古典的な意味で完全に静止します。物体は熱エネルギーがゼロであると説明できます。しかし、量子力学の微視的な説明では、不確定性原理のため、絶対零度でも物質は依然としてゼロ点エネルギーを持ちます。

冷却とは、冷たくなる、つまり温度が下がるプロセスを指します。これは、システムから熱を取り除くか、システムを低温の環境にさらすことによって実現できます。

冷却剤は物体を冷却し、凍結を防ぎ、機械の侵食を防ぐために使用される液体です。^[2]

空冷とは、物体を空気にさらすことで冷却するプロセスです。この方法は、空気の温度が物体よりも低い場合にのみ機能し、表面積を増やす、冷却剤の流量を増やす、または物体の質量を減らすことでプロセスを強化することができます。^{[3] [より良い情報源が必要]}

もう一つの一般的な冷却方法は、物体を氷、ドライアイス、または液体窒素にさらすことです。これは伝導によって機能し 、熱は比較的温かい物体から比較的冷たい冷却剤に伝達されます。^[4]

レーザー冷却と磁気蒸発冷却は、極低温に到達するために使用される技術です。^{[5] [6]}

古代では、氷は食品の保存には使われておらず、ワインを冷やすために使われていました。これはローマ人が行っていたことです。プリニウスによると、皇帝ネロは、ワインを冷やすために氷を入れるのではなく、ワインを薄めるために氷入れを発明しました。^[7]

紀元前1700年頃、イラク北西部のマリ王国の王ジムリ・リムは、ユーフラテス川のほとりにある首都の近くに、ビット・シュルピンと呼ばれる「氷室」を建設した。紀元前7世紀、中国人は野菜や果物の保存に氷室を使用していた。中国の唐王朝時代（紀元後618年～907年）には、東周王朝（紀元前770年～256年）に流行した氷の使用法について言及する文書があり、ワインから死体まであらゆるものを凍らせるために「氷室」に94人の作業員が雇われていた。^[7]

シャクトマンは、4世紀に日本の仁徳天皇の弟が山から採った氷を天皇に贈ったと述べている。天皇はその贈り物に大変喜び、6月1日を「氷の日」と名付け、儀式的に官僚に氷の塊を贈った。^[7]

シャクトマンによれば、古代エジプトやインドでは、夜間に水の蒸発や熱放射、塩が水の凍結温度を下げる力を利用して冷却が行われていた。古代ローマやギリシャの人々は、沸騰した水が普通の水よりも早く冷えることを知っていた。その理由は、水を沸騰させると、冷却を妨げる二酸化炭素やその他のガスが除去されるからである。しかし、この事実は17世紀まで知られていなかった。^[7]

シャクトマンは、ジェームズ6世と1世が、雷、稲妻、ライオン、鳥、揺れる葉などを作り出す手品師コルネリス・ドレベルの仕事を支援していたと述べている。1620年、ドレベルはウェストミンスター寺院で国王と廷臣たちに冷気の力の実演を行った。 ^[8]シャクトマンによると、ある夏の日、ドレベルは寺院の広間に冷気（気温を数度下げた）を作り出し、国王は震え上がり、側近とともに広間から逃げ出した。これは信じられない光景だったとシャクトマンは言う。数年前、ジャンバッティスタ・デッラ・ポルタが寺院で「氷の幻想庭園、精巧な氷の彫刻」を実演し、フィレンツェの宴会では氷入りの飲み物も披露した。ドレベルが人工的に作り出した冷凍について言及しているのは、フランシス・ベーコンだけである。彼のデモンストレーションは、当時は実用的な応用がなかったため、彼のマジックトリックの1つとみなされ、真剣に受け止められなかった。ドレベルは秘密を明かしていなかったのだ。^[9]

シャクトマンは、実験科学の提唱者ベーコン法官が、1620年代後半に出版された『ノヴム・オルガヌム』の中で、ウェストミンスター寺院での人工凍結実験について、実験に立ち会っていなかったにもかかわらず、「硝石（というよりその精霊）は非常に冷たいので、硝石や塩を雪や氷に加えると、後者の冷たさが強まる。硝石は自身の冷たさを強めるが、塩は冷たい雪に活力を与える」と説明しようとしたと述べている。硝石と塩の冷たさを誘発する側面に関するこの説明は、当時多くの科学者によって試みられた。^[10]

シャクトマンは、17 世紀に宗教的見解が劇的に変化するまで、氷の有益な利用の進歩を妨げていたのは物理学と化学の科学的知識の欠如だったと述べている。この知的障壁は、冷気に関する知識の探求で彼に続いたフランシス・ベーコンとロバート・ボイルによって打ち破られた。 ^[11]ボイルは 17 世紀に冷気の分野で広範な実験を行い、圧力と体積に関する彼の研究は 19 世紀の冷気の分野における研究の先駆けとなった。彼は自分のアプローチを「ベーコンが熱と冷気を自然の右手と左手として特定したこと」と説明した。^{[12]ボイルはまた、ある物質から別の物質への冷気の伝わり方を実験することで、}アリストテレスが提唱した冷気に関する理論のいくつかを反駁した。彼は、水が冷気の唯一の発生源ではなく、水分を含まない金、銀、水晶も極寒の状態に変化できることを証明した。^[13]

米国では、1850 年頃から 19 世紀末まで、氷の輸出は綿花に次ぐものでした。最初のアイス ボックスは、楕円形の木製の桶にバターを入れて運ぶために、メリーランド州の農夫トーマスムーアによって 1810 年に開発されました。桶の内部には金属の裏地が付いており、その周囲は氷で覆われていました。断熱材としてウサギの皮が使用されていました。ムーアはまた、氷で満たされた 6 立方フィート (0.17 m ³ ) の空間にコンテナを組み込んだ家庭用アイス ボックスも開発しました。1825 年には、ナサニエル J. ワイエスによって、馬に引かせた氷切り装置を使用した氷の収穫が発明されました。均一な大きさの氷のブロックを切り出すことは、米国で広く行われていた安価な食品保存方法でした。1855 年には、1 時間あたり 600 トンの氷を運ぶ蒸気駆動装置も開発されました。その後もさらなる革新が続き、圧縮空気を冷媒として使用する装置が発明されました。^[14]

アイスボックスは、冷蔵庫が家庭に普及した19 世紀半ばから 1930 年代にかけて広く使用されていました。自治体で消費される氷のほとんどは、冬に積雪地域や凍った湖から採取され、氷室に保管され、アイスボックスが普及するにつれて国内に配送されました。

1913年、家庭用冷蔵庫が発明されました。1923年、フリジデール社が初の独立型ユニットを発表しました。 1920年代にフロンが導入されたことで、1930年代に冷蔵庫市場が拡大しました。^[15] 1940年には、氷を入れるだけのスペースよりも大きい独立したコンパートメントを備えた家庭用冷凍庫が導入されました。それまで贅沢品だった冷凍食品が、一般的なものになりました。

寒さは人体だけでなく他の生物にも多くの生理学的、病理学的影響を及ぼします。寒冷環境は特定の心理的特性を促進する可能性があり、運動能力に直接影響を及ぼします。震えは寒さに対する最初の生理的反応の1つです。^[16]低温でも、寒さは血液循環を大幅に妨げる可能性があります。細胞外水が凍結し、組織が破壊されます。特に指、つま先、鼻、耳、頬に影響が及びます。変色、腫れ、水ぶくれ、出血が起こります。いわゆる凍傷は局所的な凍傷や、体全体の死につながることもあります。一時的な皮膚の寒さの反応だけが後遺症を伴いません。血管が収縮すると、血管は冷たくなり青白くなり、組織に入る酸素が少なくなります。暖かさは再び血液循環を刺激し、痛みはありますが無害です。包括的な寒さ対策は、子供やスポーツ選手にとって特に重要です。極度の低温は凍傷、敗血症、低体温症につながる可能性があり、その結果、死に至ることもあります。^{[17] [18]}

よくあるが誤った主張として、寒い天候自体が同じ名前の風邪を引き起こす可能性があるというものがある。^{[19]この病気は}インフルエンザなどと並んで、寒い天候になると 罹患率が増加するが、これに関する科学的証拠は見つかっていない。

• コロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所は、新しい技術を使用して、極小の機械ドラムを360マイクロケルビンまで冷却することに成功し、史上最も冷たい物体の記録を打ち立てました。理論的には、この技術を使用して物体を絶対零度まで冷却することができます。^[20]
• これまでに達成された最も低い温度として知られる物質の状態は、ボーズ・アインシュタイン凝縮と呼ばれるもので、1924年にサティエンドラ・ナート・ボーズによってその存在が理論化され、 1995年6月5日にJILAのエリック・コーネル、カール・ウィーマン、および同僚らによって初めて実現された。彼らは、レーザー冷却（発明者のスティーブン・チュー、クロード・コーエン＝タヌージ、ウィリアム・D・フィリップスが1997年のノーベル物理学賞を受賞した技術）と磁気蒸発冷却を組み合わせて、約2000個のルビジウム87原子からなる希薄蒸気を170nK （1nKまたはナノケルビンは1ケルビンの10億分の1（10 ^{−9 ））以下に}冷却することによってこれを達成した。^[21]
• 90377 セドナは太陽系内で最も低温の天体として知られているものの一つである。平均840億マイルの距離を周回するセドナの平均表面温度は-400°F（-240°C）である。^[22]
• 月のクレーターであるエルミートは、 NASAの月探査機による2009年の調査で、気温が26ケルビン（−413°F、−247°C）で「太陽系で最も寒い場所」と評された。 ^[23]
• ブーメラン星雲は宇宙で最も寒い自然の場所として知られており、その温度は1  K（-272.15 °C、-457.87 °F）と推定されています。^[24]
• 準惑星ハウメアは太陽系で最も寒い天体の一つです。温度は華氏-401度、摂氏-241度です^[25]
• プランク宇宙船の機器は受動冷却と能動冷却によって0.1 K（-273.05 °C、-459.49 °F）に保たれています。^[26]
• 他の熱源がない場合、宇宙の温度はビッグバンの名残である宇宙マイクロ波背景放射によりおよそ2.725ケルビンです。^[27]
• 海王星の衛星トリトンの表面温度は38.15 K（−235 °C、−391 °F）である^[28]
• 天王星の黒体温度は58.2 K（−215.0 °C、−354.9 °F）である。^[29]
• 土星の黒体温度は81.1 K（−192.0 °C、−313.7 °F）です。^[30]
• 水星は太陽に近いにもかかわらず、夜間は気温が約93.15 K（−180 °C、−290 °F）と非常に低い。水星が夜間に寒いのは、太陽からの熱を閉じ込める大気がないからである。 ^[31]
• 木星の黒体温度は110.0 K（−163.2 °C、−261.67 °F）です。^[32]
• 火星の黒体温度は210.1 K（−63.05 °C、−81.49 °F）です。^[33]
• 地球上で最も寒い大陸は南極大陸です。^[34]地球上で最も寒い場所は南極高原です。^[35]南極周辺の標高約3,000メートル（9,800フィート）の地域です。地球上で確実に測定された最低気温は、1983年7月21日にボストーク基地で記録された183.9 K（-89.2 °C、-128.6 °F）です。^[36]寒極は、南半球と北半球で最も低い気温が記録された場所です。（気象記録の一覧を参照）。^[37]
• 北極の寒冷砂漠はツンドラ地帯として知られ、年間降雪量は数インチで、気温は最低203.15 K（−70 °C、−94 °F）まで下がる。通常は凍った地面（解けるのも短時間）では、わずかな植物しか生き残れない。^[38]
• ヒマラヤの寒冷砂漠は、パミール高原からチベット高原の南端まで広がるヒマラヤ山脈の山々の頂によって作られた雨陰地帯の特徴である。しかし、この山脈はインド亜大陸のモンスーンの降雨の原因でもある。この地帯は標高約3,000メートルに位置し、ラダック、ラホール、スピティ、プーを覆っている。さらに、チャモリ、キナウルの一部、ピトラガール、シッキム北部など、ヒマラヤ山脈の内陸部にも寒冷砂漠に分類される谷がある。^[39]

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  南極大陸
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  ラダックのヒマラヤの極寒の砂漠
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  霜が降りた木
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  凍ったセントローレンス川
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  冬の海氷
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  アイスクライミング

• ニヴルヘイムは北欧神話に登場する、9つの凍った川がある原始の氷と寒さの領域である。^[40]
• 「ダンテの神曲における地獄」は、ウェルギリウスとダンテが葬られた凍った湖、コキュートスであるとされている。 ^[41]

文献

• フリン、トーマス (2004)。極低温工学(第 2 版)。CRC プレス。ISBN 0-8247-5367-4。
• フォウリー、ウォレス（1981年5月15日）。『ダンテの神曲を読む』シカゴ大学出版局。ISBN 978-0-226-25888-1。
• ローレンス、エレン（2012年1月1日）。気候とは何か？ベアポート出版。ISBN 978-1-61772-401-5。
• ネギ、SS（2002）。インドの冷たい砂漠。インダス出版。ISBN 978-81-7387-127-6。
• シャクトマン、トム（2000年12月12日）。『絶対零度と寒さの克服』ホートン​​・ミフリン・ハーコート。ISBN 978-0-547-52595-2。
• Toole, SJ (2015 年 6 月 23 日)。Origin Myth of Me: Reflections of Our Origins Creation of the Lulu。Lulu.com。ISBN 978-1-329-22607-4。^{[永久リンク切れ] [自費出版ソース]}

• 寒冷地における個人作戦と生存のための兵士ハンドブック。スマッシュブックス。1974 年。
• ワグナー、トム (2008 年 3 月 28 日)。「南極で生き残るためのヒント」。ニューヨーク タイムズ。ISSN 0362-4331。2016年2 月15 日閲覧。