「川の水やお風呂の水は、どうしていつも上から下に流れるんだろう?」この疑問は、自然のしくみや地球の力を知る大切なきっかけです。今回は、重力(じゅうりょく)と水の流れについて、図や実験のアイデア、歴史の豆知識や宇宙との比較も入れながら、たっぷり&くわしく解説します。身のまわりの観察や、家や学校での実験に使えるヒントも満載です。
水はなぜ高いところから低いところに流れる?
どこでも水は上から下へ!
川、滝、用水路、プール、お風呂、雨どい……水が高いところから低いところへ流れていくのは、世界中どこでも同じです。たとえば運動会で使う水鉄砲や、ジュースをこぼしたときも必ず下の方に流れます。池や海も、地面の一番低いところに水が集まってできています。
地球の「重力(じゅうりょく)」がカギ
その理由は地球がもつ「重力」という大きな力。重力は地球の中心に向かって、すべての物をグイッと下に引っぱります。水もボールも、私たちの体もみんな同じです。だから山の上の川は坂道をくだり、最後には海に流れ着くのです。
「位置エネルギー」って知ってる?
高いところにある水は「位置エネルギー」という力をたくさん持っています。位置エネルギーは高いほど大きく、低くなるほど小さくなります。そのため、水は高い場所から低い場所へ「動きたがる」性質があります。坂道を転がるボールや、すべり台のスタート地点の体も、同じ理由で下に進みます。
水たまりや流れの道も重力のせい
雨が降ったあと、校庭や公園に水たまりができるのは必ず低いところ。水は「どこが一番低いかな?」と探しながら、自然に低い方へ集まります。川の流れも、地球がまるいので一番低い「海」にむかって進んでいます。
重力ってどんな力?暮らしと深いつながり!
「地球がみんなを引っぱるふしぎな魔法」
重力は地球だけじゃなく、月や火星、太陽、宇宙のすべての星にあります。重力があるからジャンプしても必ず地面に戻るし、空気も海も地表にくっついています。地球の重力がなければ、私たちも地面に立てません。
実験で感じる重力!
家でも簡単に重力を感じる実験ができます。ボールや消しゴムを手から離してみてください。必ず下に落ちます。ペットボトルの水を上から落とすと、地面にまっすぐ落ちていきます。どれも重力のはたらきです。
無重力の世界ってどんな感じ?
国際宇宙ステーションや宇宙船では、地球のような重力がほとんどありません。宇宙飛行士や水の玉が空中にふわふわ浮いている映像を見たことがあるかもしれません。重力がないと、水は球(たま)の形で浮いて、流れたり落ちたりしません。
重力がなかったら世界は大混乱!
もし地球に重力がなければ、水も空気も、全部が空へ飛び出してしまいます。川も流れず、ジャンプしたら二度と降りてこなくなります。だから重力は、わたしたちの命や暮らしを守る、とても大事な力です。
歴史上の発見!ニュートンとリンゴの話
重力のひみつを発見したことで有名なのがイギリスのニュートンさん。彼は「木から落ちるリンゴ」を見て重力の法則を発見したと言われています。リンゴが下に落ちたのも、川の水が流れるのも、同じ重力が理由です。
身近な水と重力の関係を観察&体験してみよう!
川や滝の水はどこへ行く?
山の雪がとけてできた水は、高い山のてっぺんから谷や川へ流れ出します。川はくねくね曲がったり、いろんな場所を通りながら、やがて一番低い「海」に流れつきます。滝は水が高いところから一気に落ちる場所で、重力の力をすごく感じられます。
お風呂やプールの水も重力で流れる
お風呂の栓を抜くと、水は一気に下に向かって流れ出します。プールも最後は一番低い排水口に水が集まり、全部流れてしまいます。これも全部重力が水を下に引っぱっているからです。
ペットボトルで実験してみよう!
ペットボトルに水を入れ、小さな穴を開けるとどうなるでしょう?高い位置の穴からは水が勢いよく出ます。低い場所の穴からは、もっと静かに水が出ます。これは高い場所ほど位置エネルギー(重力の力)が大きいからです。
雨やジュースのこぼれ方もチェック
雨が屋根からしたたり落ちたり、ジュースをこぼすと、必ず低い方や床のすみっこに向かって広がります。水たまりも地面のへこんだ一番低い場所にできます。
水の流れを探して観察してみよう
学校の校庭や家の近くで、地面の斜面や水の流れ道を探してみてください。どこも必ず「高い→低い」方向に水が流れているのが見つかります。
いろいろな「流れ」と重力のひみつにせまる!
雨や雪もみんな重力で地面へ
雲から生まれた雨粒や雪は、重力があるからまっすぐ地面に落ちてきます。もし重力がなかったら、雨も雪も空にとどまったまま落ちてきません。
すべり台やローラーコースターも重力で大スピード
すべり台をスタート地点からすべる時、体は高い場所の位置エネルギーを使って下に加速します。ローラーコースターも、一番高い場所から急カーブを下るとき、重力の力でスピードがどんどん上がります。
海や湖の水面が平らな理由
海や湖の水面がどこも水平に見えるのは、重力が水を地球の中心に集めて、一定の高さを保とうとするからです。どんなに大きな海でも、重力が働いているので波が立っても水は必ず元の高さに戻ります。
月や火星の重力は地球とちがう?
月や火星にも重力はありますが、地球よりずっと弱いです。月でジャンプすると、地球の6倍も高く飛べるのは重力が小さいから。もし月に大きな川があったら、水もゆっくりと流れます。
宇宙の無重力で水はどうなる?
宇宙ステーションの中で水を出すと、球(たま)の形になってふわふわ浮かびます。コップに注いでも流れず、ふしぎな動きをします。地球の重力がないと、身近な「流れ」がまったく違うものになってしまうんです。
水と重力のひみつ・たくさんの「流れ」を表で見てみよう
できごと | なぜそうなる? | 重力との関係 |
---|---|---|
川や滝の水が流れる | 高い場所から低い場所へ水が動く | 重力が水を下へ引っぱる。山→川→海という流れを作る |
お風呂・プールの水が流れる | 栓や排水口を開けると一気に水が下へ向かう | 重力で一番低い所に水が集まり、流れ出す |
雨が降る | 雲から水の粒が地面に落ちてくる | 重力が雨粒をまっすぐ地面に落とす |
すべり台をすべる | 上から下へ体が動き出す | 重力の力で体が下に引っぱられ、一気にスピードが出る |
ペットボトルの水が出る | 穴から高い所の水ほど勢いよく出る | 高い位置の水は重力の力をより強く持っているため、水が速く低い所に向かう |
ジュースをこぼしたとき | 液体は必ず低い場所に集まり流れる | 重力がどんな小さな水でも下へ動かそうとする |
海や湖の水面 | どこも平らに見える | 重力が水を地球の中心に集めて一定の高さにする |
宇宙の無重力で水は? | 水は球の形でふわふわ浮かぶ | 重力がほとんどないので流れない |
月や火星で水が流れると? | 地球よりゆっくり水が流れる | 重力が弱いため、水が高い所から低い所へゆっくり進む |
【まとめ】
水が高いところから低いところに流れるのは、地球の「重力」というとても大きな力があるからです。重力は、私たちが地面に立てるだけでなく、水や雨、ボールや動物、空気や木の葉までも、すべてのものに働いています。重力があるからこそ川は流れ、滝ができ、雨が降り、すべり台も楽しくすべることができます。昔の偉人・ニュートンの発見から、宇宙や他の星の話題まで、重力のふしぎは本当にいっぱい。
家のまわりや学校でも、流れる水や落ちるものをよく観察したり、ペットボトルやボールで実験してみると、自然の力のすごさをもっと感じられるでしょう。ぜひ毎日の中で、いろいろな「流れ」や「重力のひみつ」を見つけてみてください!さらに深く知りたくなったら、図鑑や科学の本、動画などもチェックしてみましょう!