北キャンレポート

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気になる数字をチェック! 第16回 『0.02%』

私たちの住む星・地球は“水の惑星”とも言われ、表面の3分の2が水で覆われており、その体積は約14億立方キロメートルと見積もられています。一方で、地球型惑星は大部分が金属やその化合物である個体成分でできていることから“岩石惑星”とも称されており、地球の全質量に占める水の割合は、実は、わずか0.02%程度にしか過ぎません。

しかしながら、この“希少”な水の性質は、自然界にある他の物質と比べて次の点で特異なものであり、このことが生命の進化に果たした役割は非常に大きいと考えられています。

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1.溶解力が大きい

水には気体やイオン化した金属をも溶かす力があり、例えば海水には80種類以上の元素が溶けています。水蒸気(気体)から雨(液体)となり、陸地を流れ伝って海に至り、そして再び水蒸気へと循環していく中で、海水に溶けこんだ酸素や炭素、水素、窒素などが組み合わさり有機物が生じ、気の遠くなるような時間を経て生命は生まれたとも考えられています。

生物の組織中においても、酸素や栄養、老廃物は水分(樹液や体液など)に溶けることで運搬され、生命が維持されています。

 

2.比熱容量が大きく、気化熱も大きい

水は、常温で液体である物質の中でも、特に大きな比熱容量を持っています。また、水を蒸発させるためには、他の液体と比べて大きな熱を与える必要があります(逆に、凍りにくいという性質もあります)。

人間の体は約3分の2が水分でできていますので、外気温の急激な変化があっても体温の変化は穏やかとなりますし、汗をかくことで効率的な体温調節が可能となります。

 

3.液体の方が固体より密度が大きい

氷は水に浮きますが、固体が液体より軽いという現象は、実は非常にまれなことです。水は約4℃で密度が最大となり、また氷の密度は水の約90%であることから、湖沼等では融点にまで冷却されると表面から凍ることとなります。

もし、他の物質のように固体(氷)が液体(水)より重かったら、海や湖は底から凍ることとなり、水中の生物は生き続けることが難しかったでしょう。

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これら水の特徴については、酸素原子を中心に2個の水素原子が104.5°の角度で結合している水分子の構造(分子自身が電気的な極性を持っていること)が大きく影響しています。地球上に、重さで僅か0.02%しかない水ですが、このような不思議な性質を持つが故に、また、太陽と地球の絶妙な距離(もちろん、他にも要因はありますが)によって液体として存在するが故に、今われわれは生きていると言えるのです。

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