スタッフだより

第124回　サイエンスショー「ふわふわ、きらきら！シャボン玉サイエンス」

2018年5月1日

今回のスタッフだよりは、サイエンスショー「ふわふわ、きらきら！シャボン玉サイエンス」の企画・制作を担当した小野学芸員に話を聞きました。
シャボン玉は皆さん大好きですよね。
シャボン玉は、とても身近な遊びで、ショーを見てもらったお客様に聞いたところ、「うちの子は1才の時から始めました！」というお母さんとお話をしたこともあります。小学校4年生くらいになると、もう卒業したという声が多くなりますが、それでも大人も子どもも好きなものには変わりありませんね。ふわふわしていて、キラキラ綺麗で、はかなげで。そしてみてるだけでウキウキしてきますよね。今回は皆が大好きなそのシャボン玉のサイエンスショー「ふわふわ、きらきら！シャボン玉サイエンス」にまつわるこばなしを少々。

シャボン玉サイエンス

とっても素敵なシャボン玉、その科学を知れば、また奥深い楽しみ方もできるはずです。大人の方は、大人のたしなみとして知っていてもいいと思うのです。どんな科学かというと、「表面張力」と「光の干渉」が今回のサイエンスショーのポイントです。

◆表面張力
まず表面張力ですが、これは、皆さんよく聞く言葉だと思います。どんなものかと言いますと、水など液体と空気等の気体の境目部分で働いている力です。液体は、その液体を作っている分子同士がお互い引きあう力を持っていて、ぎゅうぎゅう集まっているわけですが、その液体の一番外側、つまり空気と触れあっている部分では、液体の分子同士が触れ合っている下や横の方に引っ張られる力しかかかりません。ですので、外側の分子は、内側へ引っ張られるような力が強いわけです。これはその液体が縮まろうとする形で私たちは目にします。例えば、水が蛇口から落ちる時など、丸まっていくのをよく見ますよね。この形を作るのが表面張力のせいなのです。水滴などで確認できるこの表面張力ですが、膜にすると図1.のように膜が縮まろうとする力で確認することもできます。シャボン玉は、薄い液体が空気を包んで丸くなっていますね。空気という中身を含んだ薄い膜、つまり立体物として存在しているシャボン玉。同じ体積を持つ立体ならば表面積が最も小さくなるのは、立方体でも、直方体でも円柱でもなく、表面積がS＝４πｒ²で表される、「球＝〇」なのです。表面張力が働き小さくなっていくと「球」という形になるシャボン玉。自然の力って面白いです。

◆光の干渉(かんしょう)
シャボン玉のもう1つの魅力は、色ですね。シャボン玉の色？シャボン玉の色って、虹色？透明？白？改めて聞かれるとどんな感じだったか、考えてしまいます。シャボン膜は薄い水の膜ですから透明なのですが、その薄膜のせいで虹色にも見えるのです。　　　
太陽の光や、室内のあかりを作る光には、ふつうさまざまな色が混ざっています。その結果として、白かったりやや黄色だったりする色を私たちは目にしています。
そしてシャボン膜は薄い水の膜で、光が当たった時にその水の膜の上側ではね返る光と下側ではね返る光があります。そしてこのはね返った２つの光がまた一緒になった時に、おたがいを打ち消しあうことが起きたり、強めあったりすることがあります。この強めあった時の光が私たちの目に、はね返ってきた光として目に入ります。この光の強め合いや弱め合いを光の干渉といい、膜の厚さや光の波長によって、見える光の色が変わってくるのです。シャボン玉は、薄い水の膜です。蒸発や、重力に引かれて、少しずつ膜の厚さが変わっていくので、膜ではね返り私たちの目に入る光の色はいろいろ変化していくわけです。明るい外では何となく見えている色も、しっかり確認できるようにすると、図3.のようになるわけです。

家でチャレンジ！「はずむシャボン玉」

はずむシャボン玉を作ったことがありますか？そうシャボン玉を弾ませるのです。普通は割れてしまいますが、液やさわる部分を工夫すると、お手玉のようにはずませることもできます。図４は、はずませた後、手にのせているところです。液の作り方は、図５のとおり♪ 100円ショップでシャボン液もガムシロップもそろいます。でも、ひと手間惜しまなければ、家にある食器洗剤や砂糖だけでも作れます。この液をストローや、吹き棒につけて、下向きにゆっくりふくらませて落とします。そして軍手など手袋をした手で受けると、弾ませたり、手の上に乗せることもできます。ぜひチャレンジを！