ミミクリーズ　まねっこ：擬態　そして「うずまき」

NHKでただいま「ミミクリーズ」と言う番組を放映中です。
その事情により、緊急企画でわり込み記事を書きます。
（タイトル画像はNHK-HPから引用）

＊ご注意
この記事は、カルマン渦に関する「随筆」です。カルマン渦の事をよくご存じの方は、この記事をわざわざ読む必要はありません。

さて、今週のNHK「ミミクリーズ」の放送内容は「わっか」でした。

＊ご興味のある方はぜひNHKPlusで動画を閲覧ください。視聴可能期間はあと５日間です。
＊ここでいう「わっか」は、でんじろう先生の「空気砲」みたいなものだとお考えください。

番組の中では「わっか」現象のスロー再生ビデオが、これでもかっというくらい多数上映されます。
そのなかのほんのひとつ、片側だけに発生した小さな「カルマン渦」が出ている事例が観察できました。

繰り返します。片側だけに出ているカルマン渦です。

NHKの「わっか」という番組とは関係なく、これ以後は「片側カルマン渦」について論じていきます。

まずカルマン渦とは何か、というところから復習してみましょう。

１　たとえば川の流れがあったとします。
２　この流れに逆らって棒が静止して立っているとします。
　　　（つまり、水の流れに乗ってない、ということ）
３　すると、棒の後ろ側に、左右交互に規則的なタイミングで水の渦巻きが発生します。

水の流れは左から右　→　です。

カルマン渦とは、こういう現象の事です。

さて、たった今、川の水が流れていて、棒は静止物だと書きました。

ところが、それとはまったく逆に、空気が静止物で、自動車や飛行機が動いている場合でも、カルマン渦は発生します。
イメージ図はこんな感じになります。

絵がヘタで自動車に見えない・・・

読者のみなさんも実生活において、自動車が走り去った後に「風圧」を感じたことがあると思います。
多くの方は、車の体積によって排除された空気が、自分にぶつかったんだと信じていたんじゃないかと思います。
しかし、自動車が走り去った後にあなたが感じた風の正体は、十中八九、カルマン渦のほうです。

＊＊＊

さて、カルマン渦がよくわかったところで、いよいよ本題に移ります。

カルマン渦は、流体の物理現象として絶対的な法則です。
すなわち「必ず、左右交互に発生しなければなりません。」

＊注：何気なく「左右交互に」と書いてしまいました。しかし、実際には左右だけでなく「上下も交互に」と想像してください。

それが絶対的な法則だというなら、NHKのスローモーションビデオのなかで「片側方向だけにカルマン渦が見えた」とは、いったいどういう現象なのか？
おかしいじゃないか。ということになってきます。

＊＊＊

ラジくまるが持っている（乏しい）知識から、その原因を類推してみました。

飛行機の主翼において、片側（下側）だけに集中してカルマン渦が生じる現象

と似たようなことが、その時、偶然すべての条件が整っちゃって、たまたま生じちゃったんだろうなぁ。という推論です。

＊＊＊

飛行機が飛ぶ原理は、流体力学を学んだ人だけしか、その本質を理解していないと思います。
ラジくまるも大学での専攻科は流体力学ではありませんでしたから、理解していないほうのグループの一員です。

ですから、これから書くことは、実は何も理解していないまま「力学関係の本にそんな風に書いてあったよ！」と友人・知人にお話しする程度の、信頼度の低い情報だと思ってください。

＊＊＊

何の対策もしなければ、飛行機の主翼には、上下上下・・・・と規則的に交互にカルマン渦が発生します。

ところが、人類は長年の研究の成果により、飛行機の主翼の下側には「強烈＆美しいカルマン渦」が生じると同時に、主翼の上側には「弱くて＆乱れた乱流状のへろへろカルマン渦」しか生じないような条件を生み出したのです。

片側だけに強いカルマン渦

このような「翼の形状工夫」を利用して「カルマン渦は上下交互に生じなければならない」という呪縛から人類は解放されたのです。
＊いや、カルマン渦は相変わらず、主翼の上も下も、両方とも発生してるんですけどね。

現在運用している飛行機は全て「主翼の下側に強烈なカルマン渦」を作るものばかりが運航されています。そして、皆様が想像なさる通り、そのような条件の主翼を使った飛行機は「燃費が良く」飛ぶのです。

ところで、
カルマン渦が強く美しく回転すると、なんで飛行機がよく浮くんじゃ？

そういう理論の面は、ラジくまるにはさっぱりわかりません。
ご興味を持った方はぜひ流体力学をじっくり勉強してください。

ともかく、私は「無数のうずまき」が飛行機を下から支えてる様子を想像しました。

無数のうずまきが、飛行機を浮かせるイメージ

そしてこんなことを想いました。

うずまきの集合体による、空飛ぶじゅうたん・・・・・・

illustACから画像引用

なんだか、想像しただけで楽しくなってきました。
そういう映像を想像してみると、飛行機を飛ばしているチカラの本体は「魔法の一種」みたいな気分になってくるのです。

ということで、そんな名前のゲームもご紹介。

ゆらゆらバランスゲーム 空飛ぶじゅうたん

「わっか」から飛行機へと連想が飛んで、つい特別企画を投稿してしまいました。
これでおしまいです。