お湯花火の原理

よく冷えた寒い日に、空中に熱湯をまくと、氷の湯気が出来る「お湯花火」という遊びがあります。お湯をまいた途端に氷の湯気となり、液体のお湯はほとんど地面に落ちてきません。経験的には-25℃くらいまで下がるときれいなお湯花火が出来ます。
南極観測隊では、隊員たちが、南極の寒さを紹介するために、南極教室などでお湯花火を実演することがあります。

テンキノススメ　（第60次南極地域観測隊 井上創介さん）

また、北海道でも、お湯花火が出来るくらい冷え込むことがあります。

提供：鹿追町 Mushing Works Sled Dog Tours ；Takeshi Takitaさん
Facebookページでは動画が掲載されています。
https://www.facebook.com/takeshi.takita/posts/4791349384276231
※このときは気温-17℃くらいで、お湯の一部は液体のまま落ちてきたそうです。

お湯花火の原理

なぜ、このお湯花火ができるのでしょうか？
ポイントは、「あまりにも寒いため、水の湯気ではなく、氷の粒の湯気ができる」ということです。

熱湯を空中にまくと、細かな水滴となって一気に蒸発します。しかし、空気は冷たいほど、空気中に含むことができる水蒸気の量が少なくなります（これを「飽和水蒸気量」といいます）。

お湯花火が起こるほどの低温では、この飽和水蒸気量が極端に小さいため、蒸発した水蒸気は一瞬で限界を超えた状態になります。この状態を「過飽和」といい、余った水蒸気はすぐに氷の結晶となって現れます。これが、白く広がる正体です。
実際には、氷の結晶に加えて、凍りきらずに過冷却状態となった微細な水滴も混ざっています。

お湯花火を成功させる３つのコツ

コツ１：できるだけ熱いお湯を使う
温度が高いほど、蒸発が速くなります。ぬるいお湯では、蒸発する前に地面へ落ちてしまい、”氷の粒の湯気”は広がりません。
コツ２：気温が十分に低いときに行う
気温が高いと、氷の結晶はできず、普通の湯気が出るだけになります。-15℃以下のときは試す価値があります。
コツ３：勢いよく、上に向かってまく
お湯を細かく広げることで表面積が増え、空中にとどまる時間も長くなり、蒸発しやすくなります。

【安全上の注意】周囲に人がいないこと、風向きを必ず確認し、熱湯が人にかからないよう十分注意してください。蒸発しなかったお湯がそのまま落ちてくる可能性があり、やけどの危険があります。

ムペンバ現象とは関係ありません

お湯花火は、「ムペンバ現象（お湯の方が水よりも早く凍る場合がある、という現象）」によるものだと説明されることがありますが、これは正しくありません。

ムペンバ現象は、液体の水が氷になるまでの速さを比べる話です（たしかに、条件によっては水よりお湯の方が速く凍る場合もあります）。一方、お湯花火では、

液体 → 水蒸気 → 氷の結晶

という変化が起こっています。つまり、仕組みがまったく異なります。
お湯を使う理由は、「速く蒸発させるため」であり、速く凍らせるためではないのです。

金森晶作（とかち鹿追ジオパーク 環境科学専門員/ 第60次南極地域観測隊 越冬隊員）
※2022年1月12日公開。2026年1月26日、趣旨を変えずに読みやすく改稿。