プールに渦輪を作る方法

ある日、ネットでブラウジングしていると、プールの底に丸い影が二つある動画を見つけた。水面には影を落としているようなものは何もなかった。さらに奇妙なのは、影が消えるどころか、プールの向こう側で一斉に動いていたことだ。流体力学の教授に何が起きているのか尋ねると、おそらく半リング渦だろうと言われた。

この仮説を検証するために、私は友人の裏庭のプールにディナー プレートを引きずり込み、自分で黒い斑点を作りました。プレートの動きによって、プールの表面に 2 つのくぼみができ、それらは互いに同期したままゆっくりと私から遠ざかっていきました。各くぼみに食品着色料を数滴絞り出すと、染料が渦を巻いて、くぼみ同士を結びつける驚くべき半リング状の渦が現れました。

渦とは、竜巻のような液体または気体の回転する柱のことです。私の実験が渦であることは、染料を運んだことからわかりました。渦は波とは異なり、物質を運ぶことができます。渦は、高速の流体が低速の流体を追い越すときに生じるせん断力によって形成されます。プレートを押すと、その隣の液体は前方に引きずられ、遠くの水は静止したままです。この速度差により、流体はプレートの水没した端の周りを渦巻きます。

渦の端は水面に 2 つのくぼみを作り、ガラスのレンズのように太陽光を外側に曲げます。これにより、2 つの暗い円の周りに明るいリングが形成され、黒い斑点が形成されます。

半リング渦の作り方

1. 皿を静止した水たまりに半分ほど浸します。数インチ前方に引きずり、斜めにゆっくりと持ち上げます。
2. 水底の黒い斑点の上にある、水面にできる 2 つのくぼみを探します。
3. 各くぼみに食品着色料を少しずつ落とします。染料は半リングの渦に引き込まれます。

この記事はもともと、2016 年 7 月/8 月号の『Popular Science』に「プールに渦輪を作った」というタイトルで掲載されました。