シャボン玉を飛ばすには

シャボン玉ができるとき、大切なのは膜の薄さではなくて吹き込む息のスピードだ。フランスの研究チームが2月19日にPhysical Review Lettersに報告した。

「誰もがシャボン玉は吹いたことがあるでしょう。」研究の共著者であるフランスのレンヌ大学の物理学者 Laurent Courbin氏はこう述べる。「誰もが経験したことがあることをシンプルな実験で説明できることはとても良いことでした。」

Courbin氏達は過去1世紀の研究について見渡したが、シャボン玉の背後にある物理的要因に関する説明を見つけることはできなかった。そこで研究チームは、高さ1m以上、幅は調整可能な枠の中に均一な石鹸水の層を作り出す装置を作成した。これはBubble wand（シャボン玉を作る時の輪っかがついた棒）の大きいものであり、研究者はそこに加圧した軽いヘリウムや重たい六ふっ化硫黄ガスを噴射した。噴射速度が早い場合はシャボン玉ができるが、遅い場合は層にくぼみを作り出すだけであった。

科学者たちは異なる条件下でも、シャボン玉を作り出せる噴射の最低速度を予測する一連の方程式を思いついた。例えば、ガスを噴射するノズルを石鹸水のそうに対して右側に置いた場合や石鹸水の層よりも広い幅に空気を噴射した場合などにどうなるかだ。

ガスの密度、石鹸水の膜の幅、ガスの噴射口をどれくらい離すかといった要因が、シャボン玉を作るためにどの程度の速度でガスを噴射すればよいかを決定づけることをチームは発見した。そしてノズルのサイズもその要因であった。研究チームは直径1mmより小さいサイズのチューブから開始し、20cmの幅にまで広げていきながら実験をした。多くの場合において、シャボン玉ができるための噴射速度は毎秒10mから100mの範囲にあったという。

この実験は物理学の原理における良い実例である、とプリンストン大学の流体力学者であるHoward Stone氏は述べている。

シャボン玉の基礎が確立されたいま、将来の研究は他の液体でテストすることだ。今回の結果は他の研究に役立つであろう。また、シャボン玉のような泡は研究主題として固有の価値を持つ。「この分野は、実用的にも教育のうえでも役に立つのです。何よりとっても楽しいですから。」と、Courbin 氏は述べている。