●梅の花が咲きました。& 飛行機の浮上原理

昨日は、春らしいとても良いお天気でした。
今日もやはり暖かな日になりそうですが、すでに梅の花も咲き始め、春は大分進んでいると思われます。
この木曜日に通りかかった、ある梅園の梅の木にも、かなり花が咲いていました。梅の花には、ほのかな香りがあり、それが辺りに漂っていて、その香りにふと気がつくと、梅の花が咲いていることに気づくのです。
そこには、穏やかな春の日差しのなかで、静かに咲き始めた梅の花と、香りを楽しむ人たちがいて、園の中を思い思いに散策していました。

こうして、今年も梅の花が見れたことは一つの喜びであり、天に感謝するような心になったことは、やはり年を取ってきた証拠でもあるのかと感慨にふけるのでした。次は桜の花ですが、こちらのほうは大分華やかさがあります。
一方、目を上げて空を見上げると、まっ青な空には、ジェット機が描いた白い飛行機雲の航跡があります。それを見ていると、頬に少し冷たさを感じる新鮮な空気を感じ、実にすがすがしい気分になれました。

さて、航空機の浮上原理に関して、昔は「ベルヌーイの定理」で説明されていました。しかし、最近では、少し斜めに置かれた航空機の翼に当たる「空気の運動量」により説明がなされるようです。（つまり翼に当たる「空気分子群の運動量」の上向き分力が浮上力となります。）

それでは「ベルヌーイの定理」は嘘かというと、そうではないと思われるのです。たとえば「霧吹き」を吹くと、なぜか下の管に接続された水槽から、液体が管を通して上に吸い上げられ、噴出し管の前で霧散状態になり噴出されます。これに似た現象として、二枚の「下敷き」か紙を垂直に下に垂らして、その間を５ー７ｃｍくらいに狭め、自由に動くようにしておいて、口で空気をその間に吹き入れると、二枚の下敷きや紙がくっつくように動きます。
これは一枚の紙でも実験できます。片方を抑えた紙を下に垂らし、その片側を息で吹いて風を紙と並行に下に送ると、紙はその息の吹いた方向へ引きよせられます。

水でも似たような実験ができます。たとえば、二隻の船を同じ方向に平行して走らせると、船の間が狭い場合には、二隻の船が急接近する力が働き、ぶつかってしまうので危険です。船や航空機の「速度計」に使用される「ピトー管」にもこの「ベルヌーイの定理」を応用したものがあります。
ベルヌーイの定理から考えると、航空機の翼では、翼の上を流れる空気の流速が翼の下の流速より早いので、上側の圧力が下より低くなるのです。そのために翼には上向きの力が作用すると考えるわけです。この大きさは計算により求めることができます。

こうした現象が生じるのは、気体や液体の分子間に「引力」が働いているためと説明されます。つまり、これらは、ファン・デル・ワールス氏が研究した「分子（原子）間引力」の表れではないかと私は考えていました。特に水などの有極性分子が強い分子間引力をもっています。それは、水の「表面張力」として知られています。

この表面張力は、朝露のように、葉っぱの上に丸く玉となった水滴が見られますし、ガラスのコップになみなみと注いだ水が、コップの口の上に少し盛り上がって、こぼれない状態を見ることができます。さらに、宇宙空間では、水滴が丸い玉となり空間に浮かびます。これらは水のもつ「表面張力」や「凝集力」として説明されます。

ご存知のように、水分子は酸素原子１個に水素原子２個が結びついた形ですが、各原子にある電子の配置が変化するために、酸素がマイナス側、水素原子がプラス側の極性となり、水分子がプラスとマイナスの部分をもつ双極子となっているわけです。これが、プラス、マイナス、プラス、マイナス、・・・と交互に結びつく事により、分子間に強い引力が作用し、水の塊全体としても強い結びつき「凝集力」が見られるわけです。

こうした原理が作用することにより、航空機は空に浮かび、４００トンもの質量を持つジャンボ・ジェット機は世界の空を飛び回っているのです。

以上は、航空記念の年にあわせた、航空機に関する豆知識でした。

植木淳一