hirax.net::Keywords::「空気抵抗」のブログ

■雲のシッポは「雲からこぼれ落ちる雪」　

　寒い晴れた日に青空に浮かぶ雲を眺めていると、シッポが出ているかのように見える雲に出会うことがあります。

　雲の下の部分からシッポのようなものが垂れ下がり、そして風に吹かれるかのように横に伸びている姿を見ることがあるのです。たとえば、下の写真はそんな景色を写したものです。画面中央左あたりで、雲の下に不思議なシッポが写っていることがわかるかと思います。

　たぶん、こんな「雲のシッポ」は「雲からこぼれ落ちる雪」なのだろう、と思っています。雲から部分的に雨か雪が降り落ち、降り落ちる雪が風に吹かれて遠くへ流されて行くさまなのだろうと「（空気の流れに沿う動きから勝手に予想した）雲から降り落ちるものの密度や大きさ」からおぼろげに考えているのです。

　とはいえ、それは何か確かめたわけでもないただの思い込みです。あの雲のシッポは「雲からこぼれ落ちる雪」なのかを知りたくて、次にそんな雲を見つける機会があれば（そんな機会が何度もあるかどうかが怪しいところですが）、すかさずその雲の下まで「その正体」を確かめに、力一杯駆けて行きたいと思っているのです。

■「雲のシッポ」の中に入ってみた。　

　雲から垂れ下がりつつたなびいているシッポは「雲からこぼれ落ちる雪」だと思っています。

　雲の下の部分からシッポのようなものが垂れ下がり、そして風に吹かれるかのように横に伸びている姿を見ることがあるのです。…たぶん、こんな「雲のシッポ」は「雲からこぼれ落ちる雪」なのだろう、と思っています。

雲のシッポは「雲からこぼれ落ちる雪」

　…次にそんな雲のシッポを見つける機会があれば（そんな機会が何度もあるかどうかが怪しいところですが）、すかさずその雲の下までその正体を確かめに、力一杯駆けて行きたいと思っているのです。

　今日、夕日が沈もうとする道の向こうに、浮かぶ雲から「雲のシッポ」が垂れ下がっているのが見えました。そこで、力一杯そのシッポに向かって走ってみました。

　雲のシッポの中は「吹雪」でした。雲のシッポに向かって走っていた時には、風は強いけれど、頭上には蒼空がのぞく夕暮れだったのに、シッポの中に入ったと思った瞬間、たくさんの雪がうずまく風とともに四方八方から降り注いでいたのです。雲のシッポに入った瞬間、周りの街の灯りが、吹雪（ふぶき）の向こうに霞んでしまいました。右の写真は、「私が入ってみた雲のシッポ」が通り過ぎ・走り去ってしまおうとする瞬間に撮った写真です。

　「（近くに雲のシッポを見かける）そんな機会が何度もあるかどうかが怪しいところですが」なんて書きましたが、雲のシッポを気にかけてさえいれば、「雲のシッポ」を捕まえて、「雲のシッポ」の中に入ってみることだってできるのです。

　そんなことを考えていると、ふと「運命の女神は後頭部が禿げている」という言葉を思い出します。

　運命の女神は後頭部ハゲだ。女神を後ろからから追いかけても無駄だ。彼女の後ろ髪をつかむことは絶対にできないからだ。運命の女神を捕まえようと思うなら、女神の前髪のある正面にに先回りすることだ。

　今日確かめることができたのは、「雲のシッポ」は「雲からこぼれ落ちる雪」だ、ということでした。

■ニュートンも解けなかった「しょんべん小僧のションベンの軌跡」　

　「ドイツで16歳の少年、ニュートンも解けなかった難問の答えを見つける」という記事を読みました。関連記事を読んでみると、次のような形に書き下すことができる、「速度に比例する抵抗を受けながら、空気中を飛翔する物体の軌跡」を解いた、ということのようです。

x''[t] = -a * x'[t] * sqrt( x'[t]^2 + y'[t]2 )
y'' [t]= -a * y'[t] * sqrt( x'[t]^2 + y'[t]2 ) - g

　ニュートンも解けなかったという「この問題」、これはまさに『風上に向かう「しょんべん小僧」』で扱った問題です。

　今からちょうど１０年前、「しょうべん小僧」の解析をした時には（今回明らかになった解析解がありませんでしたから）数値解析をもとに記事を書いたわけですが、そんな「しょんべん小僧のションベンの軌跡」に関する解析解を、ドイツ在住16歳の少年が明らかにした、というわけです。

　そんなこんなで（16歳の少年が見つけた）「ニュートンも解けなかった難問の答」…つまりは、ニュートンも解けなかった「しょんべん小僧のションベンの軌跡」を（彼が見つけた解析解を用いて）図示してみたのが右の画像です。

　ドイツ在住の16歳の少年が見つけ出した解析解、…強風の中で「立ちション」せざるをえない状況に立たされた男性たちは、この解析解を読み解き・最適な立ちションスタイルを見つけ出すと、大惨事にならずに済むのかもしれません！？

■「雹（ひょう）」を降らす雲は「入道雲」限定の理由　

　「雹（ひょう）」を降らす雲は「入道雲」限定の理由 を書きました。

　もちろん、（直径5mm以上という）大きな「雹（ひょう）」を降らす雲が積乱雲、つまり入道雲とか雷雲と呼ばれる雲に限定されているのには理由（ワケ）があります。 入道雲のような強い上昇気流を伴う雲でなければ、直径５mm以上もの大きな「氷の塊」を作り出し、地上に降らすことができないのです。

■「エアロ」が売りな自転車は"空気抵抗（圧力）分布例"をカタログに載せて欲しい!？　

　「軽~い自転車が欲しい」と思ったりする時、「おいおい、自分の体重（脂肪）を減らす方が効率いいだろ？」という声が聞こえます。そしてまた、「一切ムダの無いエアロ形状」なんて謳った宣伝文句に目を奪われた時には、「自転車はエアロでも、そこにまたがってる”ボディ”がエアロじゃないから！」というツッコミが聞こえてきます。

　数値計算フレームワークのOpenFOAMのチュートリアル、走るオートバイの空気抵抗を求めるサンプルを動かし、バイクの各部分が受けてる空気抵抗（圧力）を眺めてみると、空気にぶつかっていく先端部分に（空気抵抗は）ほぼ集中しているよなぁ…と感じさせられます。たとえば、上の画像はバイクや乗員が受ける圧力を色で示し、さらに空気が流れる流線を重ねたものですが、空気を切り裂く先端部分に圧力がほぼ集中していることがわかります。

　「エアロ形状」を売りにする自転車などは、こんな"空気抵抗（圧力）分布例"をカタログに載せるといいのではないかと思います。そんなデータを眺めれば、自転車・乗員含めた上での「この風に・こんな程度（量）、空気抵抗が低減できているんですよ（こんな体型・姿勢の人ならね）」といったメリットがわかりやすくなるような気がします。あるいは、メリットがあまりなさそうであれば、買ってから後悔することも少なくなるように思います。