雨粒の形（素人の意見）

雨粒の形って何？みたいなタグがあったので、素人が解説します。※「おっ素人がなんか言ってるぞｗ」というノリで是非読んでみてください。

漫画家は決まって涙形に描く。一方の端が丸く、一方に尖った尾を引いている形だ。これは雨が速いスピードで落ちてくるさまをデフォルメしたものにすぎず、ありのままの形を写しているとはいえない。漫画では登場人物が物を考える場面で、頭から雲を湧き出せてそこに文字を書くという習慣があるが、雨粒の形もそれと同じくらい現実から離れている。人類の期待とは裏表に、実際の雨粒は球体だ。

いや例によって、完全な球体というわけではない。空気抵抗があるために少し平らに潰れているし、振動する場合もある。それでも雨粒はごく小さいので、こうした影響も非常に小さい。細かい霧雨が降っていたら、湿った球体が落ちてくると考えていい。

なぜ雨粒は球形なのだろうか。空気を取り除いて真空のなかで雨を降らせてみよう。こうすれば空気抵抗で形でゆがむこともない。雨粒は表面張力に引っ張られて、エネルギーが一番小さくてすむような形をとる。自然は基本的に楽をしたがるのだ。液体粒子のエネルギーは表面積に比例するので、雨粒は自分の表面積をできるだけ小さくしようとする。だが、体積のほうは自分が抱えている水の量に応じて固定される。小さくなりたくても、水を圧縮することはできない。では体積が一定のときに表面積が小さくなる形はなんだろうか。

古代神話によると、カルタゴの創設者とされる女王ディドは雄牛一頭分の牛皮を与えられ、それで覆えるだけの土地を譲ってやろうといわれた。すると女王は牛皮を細く裂いてつなげ、それで土地を大きく丸く囲んでカルタゴの町を建設したという。面積が一定の場合、周囲の長さが最小になる形は円である。一定の周囲長で最大の面積を囲える形と言い換えても良い。そこに女王が入ってきたわけだ。このことから推しはかれば、与えられた体積で最小の面積をもつ（もしくは与えられた表面積で最大の体積を囲える）のが球だと知っても驚かないだろう。実験で確かめればこの点に余地はないのだが、証明するとなると実にややこしい。それでも証明はすでになされ、球が正解であることが分かっている。詳しくは検索エンジンに頼るといいだろう。

少し話を変えるが、球というものは全ての物体、、、、少なくとも大きさが有限の物体、、、、のなかで最も対称性が高いものである。古代ギリシアでは円を完璧な2次元図形とみなしただけでなく、球も完璧な3次元図形だと考えられていた。円は対称性をもつので、円周上のあらゆる点が中心から等距離にある。だから前後に滑らかに転がることができ、だから車輪が用をなす。球は対称性をもつので、表面上のあらゆる点が中心から寸分たがわず等距離にある。だからどんな方向にも滑らかに転がることができ、だから丸いボール使う競技が多い。最小の表面積で最大量の空間を囲える面が欲しければ、その答えは球面だ。だが、球面が選択肢になれないこともある。硬い材質でできた単位をいくつもつないで面をつくる場合だ。この、、、、残念ながら私みたいな素人は脳を使うのがここまでで限界らしい。というのは半分冗談で本当は単純に面倒くさい、という理由です。