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凍上

索引 凍上

凍上（とうじょう、frost heave）とは、寒気によって土壌が凍結して地中に形成された氷（）により土壌が持ち上がる現象のことである。 寒冷地では凍上により建物等への被害が発生し、これを凍上害（）とよぶ。

目次

  1. 45 関係: 基礎、学校法人自由学園、寒冷地、中谷宇吉郎、座屈、二酸化ケイ素、土壌、地下水面、北極、北海道旅客鉄道、ナノメートル、マーズ・リコネッサンス・オービター、マーズ・グローバル・サーベイヤー、マイクロメートル、ネイチャー ジオサイエンス、モル体積、ローム (土壌)、ピート、フィジカル・レビュー、フェニックス (探査機)、ベンゼン、分子間力、アメリカ物理学会、ケニア山、シルト、スヴァールバル諸島、サイエンス、凍土、凝固、砂、礫、粘土、熱力学的平衡、相転移、霜柱、舗装、赤道、自由エネルギー、毛細管現象、水、水蒸気、氷、永久凍土、液体、曲率。

  2. 土質力学
  3. 雪氷学

基礎

基礎（きそ、foundation）とは、構造物からの力を地盤に伝え、構造物を安全に支える機能をもつ構造である。下部構造（かぶこうぞう）とも呼ばれ、それに対して建築物本体や主桁を上部構造と呼ぶ。

見る 凍上と基礎

学校法人自由学園

本部正門 自由学園明日館（2007年8月） 学校法人自由学園（がっこうほうじんじゆうがくえん）は、東京都東久留米市学園町に本部を置く学校法人である。 教育事業を基盤とし、飲食、出版、ブライダル、イベント、インテリア販売等の事業もしている。

見る 凍上と学校法人自由学園

寒冷地

寒冷地（かんれいち）とは、冬の寒さが厳しい地域のこと。行政上の定義や学会の指針での定義など必ずしも基準や範囲は一致しない。

見る 凍上と寒冷地

中谷宇吉郎

中谷 宇吉郎（なかや うきちろう、1900年（明治33年）7月4日 - 1962年（昭和37年）4月11日）は、日本の物理学者、随筆家。位階は正三位。勲等は勲一等。学位は理学博士（京都帝国大学・1931年）。 北海道大学理学部教授を北海道帝国大学時代から務め、世界で初となる人工雪の製作に成功した。考古学者･中谷治宇二郎は弟。

見る 凍上と中谷宇吉郎

座屈

短い柱（左）と長い柱（右）が圧縮力を受けたときの比較。細長い柱は座屈を起こす。 座屈（ざくつ、）は、構造物に加える荷重を次第に増加すると、ある荷重で急に変形の模様が変化し、大きなたわみを生ずることをいう。構造に座屈現象を引き起こす荷重をその構造の座屈荷重という。座屈荷重はその構造の剛性および形状に依存し、材料の強度以下で起こることもある。圧縮荷重を受ける柱の場合、材料、断面形状、荷重の条件が同じであっても、座屈荷重は柱の長さに依存するため、短い柱では座屈を起こさず、長い柱のみに発生する（右図）。 座屈現象は構造の不安定現象のひとつである。例えば、圧縮荷重を受ける長柱が、擾乱（例えば、風による圧力など）を受けて横方向に変形しても、圧縮荷重が座屈荷重以下であれば、長柱の横剛性（曲げ剛性）により擾乱が消えればもとに戻る。しかし、荷重が座屈荷重ちょうどであると、それに対する長柱の横剛性は十分でなく、擾乱を受けて生じた変形は元に戻らない（変形した状態で安定する）。荷重が座屈荷重よりも少しでも大きいと、小さな擾乱でも長柱は倒壊する。このように、座屈荷重を超える圧縮荷重を受ける構造は不安定な状態にあり、座屈による破壊とは、不安定な状態から倒壊というもう一つの安定状態に飛び移ることである。

見る 凍上と座屈

二酸化ケイ素

二酸化ケイ素（にさんかけいそ、英：Silicon dioxide）は、化学式で表されるケイ素の酸化物で、地殻を形成する物質の一つとして重要である。シリカ（silica）、無水ケイ酸、ケイ酸、酸化シリコンとも呼ばれる。純粋な二酸化ケイ素は無色透明であるが、自然界には不純物を含む有色のものも存在する。圧力、温度の条件により、石英（quartz、水晶）以外にもシリカ鉱物()の多様な結晶相（結晶多形）が存在し、自然界では長石類に次いで産出量が多い。マグマの粘性を左右する物質でもある。鉱物 や植物(イネ・スギナ・サトウキビなど)含有され、生体内にも微量ながら含まれている。

見る 凍上と二酸化ケイ素

土壌

土壌（どじょう）とは、地球上の陸地の表面を覆っている鉱物、有機物、気体、液体、生物の混合物である。一般には土（つち）とも呼ばれる。陸地および水深2.5メートル以下の水中の堆積物を指す。 地球の土壌は土壌圏を構成し、以下の4つの重要な機能を持って生命を支えている。

見る 凍上と土壌

地下水面

河川と地下水面の関係。(A)地下水面が河川の水面より高く、水は河川に流れ込んでいる。(B)地下水面が河川の水面より低く、水は河川から地下に流れ出している。(C)地下水面は川底より低く、滲みだした水が地下水となる 地下水面（water table）とは、地下水の圧力と気圧がつりあう水平面である。地下水の水面として目に見える場合もある。「井水面 (phreatic surface)」と同義に使われることもあるが、実際にはそれよりかなり上ということもある。水が地面から土の粒子の隙間に浸透するとき、最初は通気性のある部分を通過し、その土は不飽和である。水がさらに深く浸透していくとより多くの隙間を満たすようになり、最終的に飽和する領域に達する。この飽和帯のほぼ水平な上面が地下水面である。地下水面より下の地下水を含む地層を帯水層と呼ぶ。

見る 凍上と地下水面

北極

北極（ほっきょく、英: Arctic）とは、地球などの惑星・天体の地軸と地表が交わる点のうち、北側のものである北極点の周辺地域、もしくは北極点そのものを指す。地球上では北極海などを含む地域で、特に白夜・極夜の見られる区域を北極圏と呼ぶ。 地球の自転軸上の北極点と方位磁石が示す北極である北磁極は異なる場所にあり、1000km程離れている。そのため、方位磁石が示す方向が必ずしも真北とは限らない。南北の磁極は移動し続けている。

見る 凍上と北極

北海道旅客鉄道

北海道旅客鉄道株式会社（ほっかいどうりょかくてつどうかぶしきがいしゃ、Hokkaido Railway Company）ロゴでは「北海道旅客鉃道株式会社」となっており、「鉄」の文字は使われていない。会社発足が国鉄の赤字経営が主因となっており、「鉄」の字は“金を失う”という意味になり縁起が悪いとして、ロゴ文字では「鉃」（金偏に弓矢の矢）という字を採用しているが、正式商号では常用漢字の「鉄」である（四国旅客鉄道以外のJR他社も同様）。 は、旅客鉄道株式会社及び日本貨物鉄道株式会社に関する法律（JR会社法）に基づき、北海道地方を中心として旅客鉄道等を運営する、日本の特殊会社。

見る 凍上と北海道旅客鉄道

ナノメートル

ナノメートル（nanometre、記号: nm）は、国際単位系の長さの単位で、10−9メートル (m)。

見る 凍上とナノメートル

マーズ・リコネッサンス・オービター

マーズ・リコネッサンス・オービター（Mars Reconnaissance Orbiter、略称: MRO）は、アメリカ航空宇宙局 (NASA) が開発した、火星の周回軌道から火星を調査・探索する多目的探査機である。この探査機は、NASAジェット推進研究所の管轄の下に、7.2億ドルの予算で、ロッキード・マーティン社によって作られた。MROは、2005年8月12日に打ち上げられ、2006年3月10日に、火星周回軌道に到達した。2006年8月、空力ブレーキにより、同年11月より開始される、科学観測に適した周回軌道に移ることに成功した。名前のリコネッサンス (reconnaissance) とは「偵察」、「予備調査」の意味を持ち、その名の通り偵察衛星なみの高解像度カメラを搭載し、後続の地上探査機のための着陸地点の候補地を調査することを主要な目的の1つとしている。

見る 凍上とマーズ・リコネッサンス・オービター

マーズ・グローバル・サーベイヤー

ミッションロゴ マーズ・グローバル・サーベイヤー（Mars Global Surveyor, MGS）は、アメリカ航空宇宙局（NASA）ジェット推進研究所（JPL）の無人火星探査計画、またはその火星探査機の名称である。 名前は「火星全球の測量者」の意味を持ち、探査機はその名の通り極軌道上からの写真撮影や高度測定による火星の詳細な地図作成などを行い、惑星科学だけでなく後の探査計画にも関わる情報を提供した。マーズ・グローバル・サーベイヤー（以下、サーベイヤー）は、同時期に打上げられ軟着陸を行ったマーズ・パスファインダーと対となって、アメリカが20年振りに再開した火星探査計画の最初のものとなった。サーベイヤーの初期ミッションは2001年1月に完了し、その後も延長ミッションを続けたが、3度目の延長ミッション中の2006年11月に通信を絶ったため翌年ミッションは終了した。

見る 凍上とマーズ・グローバル・サーベイヤー

マイクロメートル

マイクロメートル（micrometre, 記号 μm (立体)）は、国際単位系 (SI) の長さのSI単位である。 マイクロメートルはメートルにSI接頭語のマイクロをつけたものであり、は (m) に等しい。よって、、 とも等しい。 マイクロメートルは赤外線の波長程度の長さである。 ナノメートル ≪ マイクロメートル ≪ ミリメートル。

見る 凍上とマイクロメートル

ネイチャー ジオサイエンス

ネイチャー ジオサイエンス（Nature Geoscience）とは、によって月1回発刊される査読科学雑誌である。主筆はハイケ・ランゲンバーグであり、2008年1月に発刊された。

見る 凍上とネイチャー ジオサイエンス

モル体積

モル体積（モルたいせき）とは、単位物質量（1 mol）のが標準状態で占める体積である。 モル質量（kg/mol）÷密度（kg/m3）でも求められる。

見る 凍上とモル体積

ローム (土壌)

右 ローム（、）とは土壌区分の一つ。粘性質の高い土壌であり、シルトおよび粘土の含有割合が25% - 40%程度のものを指す。ロームで構成された地層をローム層という。日本では火山起源の関東ロームが著名だが、ロームの定義は、土壌中の粒径組成比率のみであり、火山起源物質であるかどうかは関係ない。

見る 凍上とローム (土壌)

ピート

ピート (Pete)は英語の男性名。ピーターの短縮形として使われる。

見る 凍上とピート

フィジカル・レビュー

『フィジカル・レビュー』（英語：Physical Review）はアメリカ物理学会が発行する科学学術雑誌で、物理学の専門誌としては最も権威がある。現在、Physical Review AからEまでの領域別専門誌と、物理学全領域を扱う速報誌Physical Review Lettersに分かれている。

見る 凍上とフィジカル・レビュー

フェニックス (探査機)

火星に着陸したフェニックスの予想イメージ。フェニックスはマーズ・スカウト・プログラムに基づきアリゾナ大学が提案した。灰から蘇る「不死鳥」の名のように機体は2000年に中止された探査計画のものを用い、また1999年に一度失敗した極地への着陸を果たした。 フェニックス (Phoenix) は、アメリカ航空宇宙局（NASA）管理下で、アリゾナ大学の月惑星研究所（Lunar and Planetary Laboratory, LPL）を中心にカナダ宇宙庁と航空宇宙業界も加わって共同開発された火星探査機である。 2007年8月4日に打上げられ、2008年5月25日に火星の北極の、氷が豊富な地域へ着陸。着陸後はロボット・アームで北極域の地表を掘り上げて過去の水に関する情報を探し、火星が微生物にとって適切な環境であるかどうかを調べた。

見る 凍上とフェニックス (探査機)

ベンゼン

ベンゼン（benzene）は、分子式 C6H6、分子量 78.11 の最も単純な芳香族炭化水素である。原油に含まれており、石油化学における基礎的化合物の1つである。分野によっては慣用としてドイツ語 (Benzol:ベンツォール) 風にベンゾールと呼ぶことがある。ベンジン(benzine、主として炭素数5 - 10の飽和炭化水素からなる混合物)とはまったく別の物質であるが、英語では異綴の同音異義語である。

見る 凍上とベンゼン

分子間力

は、分子同士や高分子内の離れた部分の間に働く電磁気学的な力である。

見る 凍上と分子間力

アメリカ物理学会

アメリカ物理学会（アメリカぶつりがっかい、英語：American Physical Society、略称：APS）は、世界で2番目に大きな物理学者の学会（1位はドイツ物理学会）。1899年設立。毎年20回以上の会合を開催し、5万人以上のメンバーが所属しており、物理学に関する知識の向上と普及を使命としている。 米国物理学協会（American Institute of Physics、略称：AIP）のメンバーとなっている団体であり、会員には毎月、学会誌の代わりに米国物理学協会が発行している "Physics Today" を配布している。なお、その記事の一部は日本では丸善の月刊科学雑誌『パリティ』に翻訳されて掲載されている。

見る 凍上とアメリカ物理学会

ケニア山

ケニア山（ケニアさん、Mlima Kenya, Mount Kenya）は、ケニア共和国中央にそびえる同国最高峰の山である。

見る 凍上とケニア山

シルト

シルト（）あるいは日本語で沈泥（ちんでい）とは、砂より小さく粘土より粗い砕屑物のこと。地質学では、泥（粒径が1/16mm以下のもの）の中で、粘土（粒径が1/256mm以下）より粒が大きく粗いもの（粒径1/16mm - 1/256mm）をシルトと呼ぶ。微砂とも言う。 シルトが続成作用によって堆積岩になったものをシルト岩という。

見る 凍上とシルト

スヴァールバル諸島

スヴァールバル諸島（スヴァールバルしょとう、Svalbard 、 ）は、北極圏にあるノルウェー領の群島。北極海のヨーロッパ寄りに位置し（北緯74°–81°、東経10°–35°）、東はバレンツ海、西にあるグリーンランドとの間はフラム海峡、南西はグリーンランド海、南東はノルウェー海に囲まれている。

見る 凍上とスヴァールバル諸島

サイエンス

『サイエンス』（Science）は、1880年に創刊され、現在アメリカ科学振興協会 (AAAS) によって発行されている科学学術雑誌である。

見る 凍上とサイエンス

凍土

凍土（とうど、）とは、氷を含む土壌や岩石のことである。凍土は土粒・氷・空気・不凍水から構成される。 凍土は、気温が0 ℃を下回るときに土中の水分が凍結することで形成される。冬季に凍結するものの夏季に融解する場合は季節凍土（）とよぶ（季節凍土か否かは土壌水の相により決定される）。一方、2年間以上にわたり継続して温度0 ℃以下をとる場合、永久凍土（）とよぶ（永久凍土か否かは温度により決定される）。

見る 凍上と凍土

凝固

凝固（ぎょうこ、solidification, freezing）とは、物理、化学で液体が固体になるプロセスのこと。 相転移の一つ。融解と反対の意味を示す。また、凝固が起こる温度を凝固点と呼ぶ。水の場合は氷結と言う言い方のほうが一般的である。純粋に温度変化によって固体に変化することを凍結と言う。ヘリウムを除く全ての液体が凍結することが知られており、絶対零度下でも凍結しないものは高圧をかけなければ凍結しない。多くの物体では凝固点と融点が同じ温度であるが、物によっては差が生じ、寒天は85度でとけだし、40度から31度で固まる。 化学変化によってコロイド溶液がゲル化するなどして固化することや、タンパク質のコロイド溶液が凝集したり熱変性によって固まることなども凝固と呼ばれる。揚げ油を廃棄の為にゲル化剤を用いて固体にすることや、牛乳にレモンを入れるとタンパク質が沈殿することがこのことにあたる。

見る 凍上と凝固

砂

海浜の砂 カリフォルニア州ピズモビーチの砂 砂（すな、）は、砕屑物のうち、礫とシルトの中間（粒径が2 ミリメートル (mm) - mm (62.5マイクロメートル (µm)) の粒子）のものをいう。岩石が風化・侵食・運搬される過程で生じた岩片や鉱物片などの砕屑物（砕屑性堆積物）から構成され、サンゴ・貝殻などの石灰質の化石片を含むこともある。砂漠、河川の下流、河口、海岸、海底など、様々な下で観察される。 また、岩石を人工的手段で破砕した破砕物のうち、上記定義に該当する粒度のものを指す場合もある。

見る 凍上と砂

礫

礫（䃯、れき、つぶて、こいし）は、小さい石、小石である。「礫」には様々な定義があるが（#大きさによる分類参照）、本項では特に断りのない限り、砂、ゴマ粒よりも大きく、握り拳大程度までの大きさの石について述べる。

見る 凍上と礫

粘土

粘土（ねんど、）は、以下のような意味をもつ言葉。

見る 凍上と粘土

熱力学的平衡

熱力学的平衡（ねつりきがくてきへいこう、）は、熱力学的系が熱的、力学的、化学的に平衡であることをいう。このような状態では、物質やエネルギー（熱）の正味の流れや相転移（氷から水への変化など）も含めて熱力学的（巨視的）状態量は変化しない。逆に言えば、系の状態が変化するときは多少なりとも熱力学的平衡からずれていることを意味する。極限として、限りなく熱力学的平衡に近い状態を保って行われる状態変化は、準静的変化とよばれる。また、系が熱力学的平衡であるとき、あるいは局所的に平衡とみなせる部分について、系の温度や圧力などの示強性状態量を定義することができる。 熱力学的に非平衡 (non-equilibrium) であるとは、上記の熱的、力学的、化学的平衡のいずれかが満たされていない状態であり、系に物質またはエネルギーの正味の流れ、あるいは相転移などが生じる。またこのような非平衡状態は不安定であるため別の状態へ転移するが、転移速度が極めて遅いために不安定な状態が維持される場合、この状態を準安定状態という。

見る 凍上と熱力学的平衡

相転移

相転移（そうてんい、phase transition）とは、ある系の相（phase）が別の相へ変わることを指す。しばしば相変態（そうへんたい、phase transformation）とも呼ばれる。熱力学または統計力学において、相はある特徴を持った系の安定な状態の集合として定義される。一般には物質の状態（固体、液体、気体）の相互変化として理解されるが、同相の物質中の物性変化（結晶構造や密度、磁性など）や基底状態の変化に対しても用いられる。相転移に現れる現象も単に「相転移」と呼ぶことがある。

見る 凍上と相転移

霜柱

霜柱（しもばしら）とは、冬季などに氷点下になる時に、地中の水分が地表にしみ出して無数の細かい柱の形に凍結したものである最新 気象の事典、223頁「霜柱」（著者:石井幸男）。 霜柱は地中にある液体の水が凍ってできたものであり、空気中の水蒸気が昇華して凍った霜とは別の現象である。

見る 凍上と霜柱

舗装

舗装（鋪装、ほそう）とは、道路の耐久力を増すために表面を石、煉瓦、コンクリート、アスファルト、砂利などで敷き固めることである。

見る 凍上と舗装

赤道

赤道（せきどう、、、）とは、自転する天体の重心を通り、天体の自転軸に垂直な平面が天体表面を切断する理論上の線である。緯度の基準の1つであり、緯度0度を示す。緯線の中で唯一の大円である。天体の赤道より北を北半球、南を南半球と言う。また、天文学では赤道が作る面（赤道面）と天球が交わってできる円のことを赤道（天の赤道）と呼ぶ。天の赤道は恒星や惑星の天球上の位置（赤緯、赤経）を決める基準にされる。 以下、特に断らない限り地球の赤道について述べる。

見る 凍上と赤道

自由エネルギー

自由エネルギー（じゆうエネルギー、）とは、熱力学における状態量の1つであり、化学変化を含めた熱力学的系の等温過程において、系の最大仕事(潜在的な仕事能力)、自発的変化の方向、平衡条件などを表す指標となるChang『生命科学系のための物理化学』 pp.63-65アトキンス『物理化学(上)』 pp.120-125。 自由エネルギーは1882年にヘルマン・フォン・ヘルムホルツが提唱した熱力学上の概念で、呼称は彼の命名による。一方、等温等圧過程の自由エネルギーと化学ポテンシャルとの研究はウィラード・ギブズにより理論展開された。 等温等積過程の自由エネルギーはヘルムホルツの自由エネルギー（）と呼ばれ、等温等圧過程の自由エネルギーはギブズの自由エネルギー（）と呼びわけられる。ヘルムホルツ自由エネルギーは F で表記され、ギブズ自由エネルギーは G で表記されることが多い。両者の間には G。

見る 凍上と自由エネルギー

毛細管現象

毛細管現象（もうさいかんげんしょう、capillary action）とは、細い管状物体（毛細管）の内側の液体が、外部からエネルギーを与えられることなく管の中を移動する物理現象である。毛管現象とも呼ばれる。布を水に浸すと、水が布を伝って液面よりも高い位置に上昇するのも、この現象によるものと説明される。 表面張力・壁面のぬれやすさ・液体の密度によって液体上昇の高さが決まる。 表面張力を測定する方法の一つとなっている。

見る 凍上と毛細管現象

水

とは、化学式 H2O で表される、水素と酸素の化合物である『広辞苑』第五版 p.2551「水」。日本語においては特に湯と対比して用いられ、液体ではあるが温度が低く、かつ凝固して氷にはなっていない物を言う。また、液状の物全般を指すエンジンの「冷却水」など水以外の物質が多く含まれた混合物も水と呼ばれる場合がある。日本語以外でも、しばしば液体全般を指している。例えば、フランス語ではeau de vie（オー・ドゥ・ヴィ＝命の水）がブランデー類を指すなど、eau（水）はしばしば液体全般を指している。そうした用法は、様々な言語でかなり一般的である。。 この項目では、水に関する文化的な事項を主として解説する。水の化学的・物理学的な事項は「水の性質」を参照。

見る 凍上と水

水蒸気

水蒸気（すいじょうき、スチームともいう）は、水が気化した蒸気。空気中の水蒸気量、特に飽和水蒸気量に対する水蒸気量の割合のことを湿度という。

見る 凍上と水蒸気

氷

氷（冰、こおり）とは、固体の状態にある水のこと。 なお、天文学では宇宙空間に存在する一酸化炭素や二酸化炭素、メタンなど水以外の低分子物質の固体をも氷（誤解を避けるためには「○○の氷」）と呼ぶこともある。また惑星科学では、天王星や海王星の内部に存在する高温高密度の水や、アンモニアの液体のことを氷と呼ぶことがある。さらに日常語でも、固体の二酸化炭素をドライアイスと呼ぶ。 この記事では、水の固体を扱う。

見る 凍上と氷

永久凍土

紫色の地域が永久凍土 永久凍土中の氷楔 永久凍土（えいきゅうとうど、permafrost）とは、2年間以上にわたり継続して温度0℃以下をとる地盤のことである。この用語の定義の上では、氷の存在ではなく温度条件で考える。 英語では、永久凍土のことを permafrost と表記するが、permanently frozen ground（永久に凍った土壌）の省略語で1945年に S.

見る 凍上と永久凍土

液体

液体の滴は表面積が最小になるよう球形になる。これは、液体の表面張力によるものである 液体（えきたい、liquid）は、物質の状態（固体・液体・気体）の一つである。気体と同様に流動的で、容器に合わせて形を変える。液体は気体に比して圧縮性が小さい。気体とは異なり、容器全体に広がることはなく、ほぼ一定の密度を保つ。液体特有の性質として表面張力があり、それによって「濡れ」という現象が起きる。 液体の密度は一般に固体のそれに近く、気体よりもはるかに高い密度を持つ。そこで液体と固体をまとめて「凝集系」などとも呼ぶ。一方で液体と気体は流動性を共有しているため、それらをあわせて流体と呼ぶ。

見る 凍上と液体

曲率

曲率（きょくりつ、）とは、曲線や曲面の曲がり具合を表す量である。 例えば、半径 r の円周の曲率は 1/r であり、曲がり具合がきついほど曲率は大きくなる。この概念はより抽象的な図形である多様体においても用いられる。曲面上の曲線の曲率を最初に研究したのは、ホイヘンスとされ、ニュートンの貢献もさることながら、オイラーは曲率の研究に本格的に取り組んだ。その他モンジュ、ベルヌーイ、ムーニエなども研究した。

見る 凍上と曲率

参考情報

土質力学

雪氷学