あるテストでは、時速40kmの 車が きゅうブレーキを かけると、かわいた 道で 7.9メートル、雪が かたまった 道で 21メートル、つるつるの 氷の 道で 78.7メートル 走って 止まりました［1］。ふゆ用の タイヤを つけた 車での 数字です。

7.9メートルは、きょうしつの はしから はしまで ぐらいです。78.7メートルは、25メートルの プールが 3つ ならぶ ぐらいの ながさです。

テストが ちがえば、数字も すこし かわります。べつの テストでは、ふゆ用の タイヤで 雪道が 17.3メートル、氷の 道が 78.5メートルでした［2］。だから「雪道は 20メートルぐらい、氷は 80メートルぐらい」と おぼえましょう。

では、なにが この ちがいを つくって いるのでしょう。

日本自動車タイヤ協会の試験とされる数字では、スタッドレスタイヤで時速40kmから急ブレーキをかけたとき、制動距離は乾いた道で約7.9m、圧雪路で21.0m、凍結路で78.7mです［1］。圧雪路は乾いた道の約2.7倍、凍結路は約10倍になります。

7.9mは教室の横幅くらい、78.7mは25mプールを3つ並べたくらいの長さです。

数字は、テストによって少し変わります。JAFの2017年のテストの報道では、時速40kmで、圧雪路が17.3m、氷盤路が78.5mでした［2］。そこでこの記事では、「雪道は約20m、氷の上は約80m」という幅のある言い方で進めます。

このちがいは、いったい何で決まるのでしょうか。

日本自動車タイヤ協会の試験とされる値では、スタッドレスタイヤ装着車が時速40kmで急ブレーキをかけたときの制動距離は、乾いた道で約7.9m、圧雪路で21.0m、凍結路で78.7mである［1］。比にすると圧雪路は約2.7倍、凍結路は約10倍になる。

ただし、測定値はテストごとに揺れる。JAFの2017年テストの報道では、時速40kmの急ブレーキで圧雪路17.3m、氷盤路78.5mであった［2］。車・タイヤ・路面の状態が同じでないため、一つの値を絶対視せず、「雪道は約20m、氷上は約80m」と幅をもって読むのが適切である。

では、同じ車・同じ速度でこれほど差が出る原因は何か。

ブレーキを ふむと、タイヤが じめんを つかんで、車の スピードを おとします。この「つかむ 力」が つよいほど、はやく 止まれます。

この 力の つよさは「まさつけいすう」と いう 数で あらわします。時速40kmの テストの 数字から けいさんすると、かわいた 道は 0.8、雪が かたまった 道は 0.3、氷の 道は 0.08 ぐらいです。これは けいさんで 出した めやすです。

つまり、氷の 上の つかむ 力は、かわいた 道の 10分の 1 ぐらいです。つかむ 力が 10分の 1なら、止まる きょりは 10ばいに なります。

では、スピードを おとすと、どう かわるのでしょう。

ブレーキをかけると、タイヤが路面をつかんで車の勢いを奪います。このつかむ力の大きさを表す数が「摩擦係数」です。

制動距離は、「速度の2乗 ÷（254 × 摩擦係数）」で表せます。速度は時速（km/h）、距離はm（メートル）で計算する式です［4］。

この式に、先ほどの数字を当てはめて、摩擦係数を逆算してみます。時速40kmなら、40の2乗は1600です。乾いた道は1600 ÷（254 × 0.8）で約7.9m、圧雪路は摩擦係数0.3で約21.0m、氷は0.08で約78.7mです。逆算した目安は、乾いた道0.8、雪道0.3、氷0.08くらいになります。報告される範囲は、乾いた道が約0.7〜0.9、雪道が約0.2〜0.4、凍結路は約0.2以下で、この目安はその範囲に入ります［1］。

なお、これは摩擦係数が一定とした、おおよその式です。氷のつかむ力は乾いた道の約10分の1なので、距離は約10倍になります。では、速さのほうを変えると、どうなるのでしょうか。

制動距離は、速度v（km/h）、摩擦係数μとして、おおよそ v² ÷（254 × μ）（m）で表せる［4］。分母の摩擦係数が小さいほど、距離は長くなる。

式に前節の実測値を当てはめると、摩擦係数が逆算できる。v = 40のとき v² = 1600なので、乾いた道は 1600 ÷ 7.9 ÷ 254 ≒ 0.8、圧雪路は 1600 ÷ 21.0 ÷ 254 ≒ 0.3、凍結路は 1600 ÷ 78.7 ÷ 254 ≒ 0.08となる。これは測定値ではなく逆算した目安である。ただし報告される摩擦係数は、乾燥路で約0.7〜0.9、雪道で約0.2〜0.4、凍結路で約0.2以下とされ、逆算値はその範囲に収まる［1］。氷の摩擦係数は別の資料では0.1〜0.2などの幅もあり、凍結路の値は条件で変わる。

これは摩擦係数が一定とした、おおよその式である。要するに、距離は摩擦係数に反比例する。氷のつかむ力は乾いた道の約10分の1で、距離は約10倍になる。では、速度のほうは何乗で効くのか。

おどろく ことが あります。スピードを はんぶんに すると、止まる きょりは 2分の1では なく、4分の1に なります。

氷の 道で 時速40kmなら やく 80メートルでした。これを 時速20kmに おとすと、やく 20メートルです。さっきの 雪道の 20メートルと、おなじ ぐらいです。

はんたいに、時速60kmに ふやすと、やく 177メートルです。スピードが 1.5ばいなのに、きょりは 2.25ばいに なります。どちらも けいさんで 出した めやすで、つかむ 力は かわらないと して います。

スピードが 高いと、止まる ために ひつような きょりが、ぐんと のびるのです。でも、止まる きょりには、もう ひとつ ぶぶんが あります。

先ほどの式では、速度が2乗で効いています。だから、速さが2倍になると距離は4倍、半分にすると4分の1です。乾いた道で比べると、時速40kmで約8m、時速80kmで約32mとされます［4］。

氷の上で計算してみましょう。時速40kmの78.7mを基準にします。時速20kmなら、約20m（400 ÷ 20.3）です。氷の上を半分の速さで走れば、時速40kmの雪道と同じくらいの距離で止まれる計算になります。反対に時速60kmなら、78.7m × 2.25（60÷40の2乗）で約177mです。

これは式による計算で、摩擦係数が速度で変わらないと仮定した目安です。氷の上では、ゆっくり走ることが、止まる距離に大きく効くことが分かります。

ただし、距離にはもう一つの部分があります。

式の分子は速度の2乗である。そのため速度が2倍なら距離は4倍、半分なら4分の1になる。乾いた道では、時速40kmで約8m、時速80kmで約32mとされる［4］。

氷上の78.7m（時速40km）を基準に、摩擦係数が速度で変わらないと仮定して計算する。時速20kmなら 78.7 ÷ 4 ≒ 19.7m、時速60kmなら 78.7 × 2.25 ≒ 177mである。時速20kmの氷上の距離は、時速40kmの圧雪路（21.0m）とほぼ同じになる。これは測定値でなく式による計算で、実際の摩擦係数は速度や温度で変わりうる。

では、車が止まるまでに進む距離は、制動距離だけなのか。

あぶないと おもってから、足が ブレーキを ふむまでにも、車は すすみます。この きょりを「くうそうきょり」と いいます［5］。

ブレーキが きき はじめてから 止まるまでが、「せいどうきょり」です。2つを あわせて 「ていしきょり」と いいます。

おなじ はんのう 時間なら、くうそうきょりは 雪道でも かわりません。スピードが 高い ほど、そのぶん 長く なります。だから 雪や 氷の 日は、スピードを おとして、まえの 車との あいだを 長く あけると よいのです。

では、ふゆ用の タイヤを つけて いない 車は、どうなるのでしょう。

実際に車が止まるまでには、2つの部分があります。危険を感じてから、ブレーキが実際に効き始めるまでに進む「空走距離」。そして、ブレーキが効き始めてから止まるまでの「制動距離」です。この2つを合わせたものが「停止距離」です［5］。

空走距離は、人が反応してから足を動かすまでの時間に進む距離なので、同じ反応時間なら、路面が雪でも変わりません。これまで見てきた数字は制動距離だけです。速さが上がるほど空走距離も延びるので、停止距離はさらに長くなります。

雪や氷の日にスピードを落とし、前の車との間隔を広くとるのは、この2つの部分をどちらも短くするためです。では、タイヤの種類はどれだけ効くのでしょうか。

停止距離は「空走距離＋制動距離」である。空走距離は、危険を感じてからブレーキが効き始めるまでに進む距離、制動距離は効き始めてから止まるまでの距離と定義される［5］。

空走距離は、運転者の反応時間と速度で決まり、路面の摩擦には左右されない。したがって、同じ反応時間なら雪道でもこの部分は同じで、速度が高いほどそのぶん長くなる。前節までの距離はすべて制動距離であり、実際に止まるまでに必要な距離はそれより長い。

制動距離を短くするには摩擦係数を上げるか、速度を落とすしかない。では、摩擦係数のほうはタイヤでどれだけ変わるのか。

ここまでの 数字は、ふゆ用の タイヤの 車でした。ふゆ用で ない 夏の タイヤだと、もっと 長く なります。

ほうどうに よると、JAFの 2017ねんの テストでは、時速40kmの 雪道で、ふゆ用が 17.3メートル、夏の タイヤが 29.9メートルでした。夏の タイヤは 1.7ばいぐらいです［2］。

氷の 道では、ふゆ用が 78.5メートル、夏の タイヤが 105.4メートルでした。27メートルぐらい ちがいます。チェーンを つけた ときが、氷の 上で いちばん 短く 止まりました［2］。

ふゆ用の タイヤでも、氷の 上では かわいた 道の 10ばいぐらい かかります。だから タイヤの ほかに、スピードを おとす ことも きいて きます。

では、氷の 上は、どうして そんなに つるつるなのでしょう。

ここまでの数字は、冬用タイヤでの結果でした。冬用ではない夏のタイヤだと、もっと延びます。JAFの2017年のテストと報じられた数字では、時速40kmの圧雪路で、スタッドレスタイヤが17.3m、夏（ノーマル）タイヤが29.9mで、約1.7倍です［2］。

氷盤路（氷の板の上）では、スタッドレスが78.5m、オールシーズンタイヤが101.1m、ノーマルが105.4mでした。ノーマルとスタッドレスの差は約27mです。この試験では、チェーンが氷の上でもっとも短く止まりました［2］。

日本自動車タイヤ協会の試験でも、冬用でないと制動距離は、時速40kmの積雪路で約1.6倍、時速25kmの凍結路で約1.56倍になると報じられています［3］。圧雪路と氷の上で、スタッドレスでも乾いた道よりずっと長いことは、変わりません。

では、そもそも氷の表面はどうなっているのでしょうか。

JAFの2017年テストの報道では、時速40kmの圧雪路で制動距離はスタッドレス17.3m、ノーマル29.9mであり、ノーマルは約1.7倍（29.9 ÷ 17.3 ≒ 1.73）である。氷盤路ではスタッドレス78.5m、オールシーズン101.1m、ノーマル105.4mで、ノーマルとの差は約27mである。チェーンはこの氷盤路で最も短く止まった［2］。報道経由の値であり、「報道によれば」の形で読むのが適切である。

日本自動車タイヤ協会の試験では、冬用でない場合の制動距離は、スタッドレスを100とする指数で、積雪路（時速40km）が約160、凍結路（時速25km）が約156とされる［3］。凍結路は時速25kmの条件で、時速40kmとは異なる点に注意する。

冬用タイヤを使っても、氷上の距離は乾いた道の約10倍に及ぶ。では、氷の表面はどうなっていて、摩擦係数が低いのか。

氷は 0度より つめたくても、ひょうめんが うすい 水の まくで おおわれて いる ことが あります。

北海道大学の 研究グループは、この 水の まくが、氷が とけて できるのでは なく、空気の 中の 水じょうきが くっついて できる ことを しめしました［6］。

ただし この 研究は、マイナス2度から 0度の 氷の けっしょうが 大きく なる ときの ようすです。道の 氷が すべる りゆうの ぜんぶを せつめいした ものでは ありません。氷が すべる わけは、まだ 研究が つづいて います。

みなさんも、ゆびで 氷の ひょうめんを なぞって みましょう。つるつるを かんじる ことが できます。

北海道大学低温科学研究所の2016年の研究は、氷の結晶の表面が、融点（0℃）以下でも2つのタイプの水の膜でおおわれていることを示しました。この水膜は、氷が融けてできるのではなく、空気中の過飽和な水蒸気が氷の表面に付いて（析出して）できることも明らかにしました［6］。

ただし、観察されたのは、−2〜0℃の氷の結晶が成長するときの様子です。道路の氷が滑る理由のすべてを説明した研究ではありません。氷が滑る理由は、現在も研究が続いています。

この記事で見た「約10分の1」というつかむ力と、水膜の研究がどうつながるのかは、これから調べたいところです。分かっていることと分かっていないことを分けて読むと、次に調べたいことが見えてきます。

北海道大学低温科学研究所の2016年のプレスリリースは、氷結晶の表面が融点（0℃）以下でも2タイプの水膜で覆われていること、そしてその水膜が、融解によるものではなく、過飽和な水蒸気が氷結晶表面に析出してできることを示した［6］。

この観察は−2〜0℃の氷結晶の成長条件下でのもので、道路の氷が滑る理由の全体説明ではない。この研究は道路上のタイヤと氷の摩擦を直接調べたものではなく、現在も研究が続く。氷の上の摩擦係数が小さい理由を考えるとき、水膜は手がかりの一つになりうる。

制動距離の式で見た「摩擦係数の違い」の中身は、このように氷の表面の物理へつながる。原典は、北海道大学のリリースにある。

今日できること

おうちで、ペットボトルの ふたを つくえの 上で、すべらせて みましょう。下に しく ものを かえます。タオル、ノート、水を ふいた おぼん、など。おなじ つよさで おして、どれだけ すべるか くらべます。すべる ところが ちがうと、きょりも ちがいます。

出かけてできること

おうちに ある 道路ちずや こうつうあんぜんの 本で「せいげん 時速」の ひょうしきを さがして、「はんぶんに したら 4分の1」と かんがえて みましょう。

こうしきの 情報じょうほう

JAFの ホームページに、雪道や 氷の 道での ブレーキの テストが のって います。

1つめ、今日できること。机の上でペットボトルのふたを、下に敷くものを変えて滑らせます。タオル、ノート、水を拭いたお盆など。同じ強さで押して、滑る距離を比べます。つかむ力が小さいほど、遠くまで滑ります。

2つめ、出かけてできること。家にある道路地図や交通安全の本で「制限速度」の標識を探し、「半分なら距離は4分の1」と考えてみましょう。

3つめ、公式情報。JAFの公式サイトのユーザーテストの記事に、路面や条件ごとの制動距離が載っています。

手元で摩擦の大きさを体感するなら、ペットボトルのふたを机上で滑らせ、下に敷くもの（タオル、ノート、水を拭いたお盆）を変えて、滑る距離を比べてみるとよい。同じ強さで押す工夫が要る。

道路地図や交通安全の本で制限速度の標識を探し、v²に比例することを式に当てはめてみる。たとえば時速40kmを時速20kmにしたとき、制動距離が約4分の1になるかを自分で計算してみるのも手である。

JAFのテスト記事や日本自動車タイヤ協会の試験報告で、条件（速度・路面・タイヤ）を揃えて比べているかを確かめると、数字の違いが読めるようになる。同じ「時速40km」でも値が少し違う理由も、そこで見えてくる。