カエデの翼のある実は、落ちるときに回転するものがあります。翼の形によって空気から力を受け、落下をゆっくりにする働きがあります。ただし、「回転数が多いほど必ず遠くに着く」とは言えません。地面へ着くまでの時間、風の速さ、落ち始める高さなどを合わせて見る必要があります。
ひらひら飛ぶ部分を種子と呼ぶことがありますが、カエデでは翼を含む散布単位は果実です。内部に種子があります。タンポポの綿毛付きのものと同じく、植物が種子を運ぶときには、種子の周囲の構造も働いています。「種子を運ぶもの」と「種子そのもの」を図で分けましょう。
自分で羽ばたいて飛んでいるのではない
カエデの実の回転は、鳥のように筋肉で翼を動かす飛び方ではありません。落ちる運動と空気の流れの中で、翼が力を受けて回ります。回転している姿だけを見て、実の中に回転を続ける動力がある、と説明しないようにします。
実が高い所から低い所へ下がる間に、空気から受ける力によって落ち方が変わります。回転は落下を遅くする仕組みと関わりますが、無風の室内でゆっくり落ちたことだけから、屋外での到達距離は決まりません。横方向へ動くための条件も必要だからです。
落下の時間と、横へ運ばれる時間
同じ高さから落ちて、着地まで長くかかる実は、風の影響を受ける時間を長く持てます。ただし、風は高さや時刻によって変わります。実が風と同じ速さで動くとは限らないため、風速に落下時間を掛ける式は、そう仮定した模型でのみ使います。
落下の速さも、手を離した瞬間から一定とは限りません。回転が安定する前の短い区間を含めるかどうかで平均が変わります。二つの実を比べるなら、落とす高さ、初めの向き、測り始めと測り終わりをそろえます。回数を重ね、ばらつきも一緒に記録すると比較しやすくなります。
例題1：横の速さを一定とした模型
実Aは地面まで3秒、実Bは5秒かかりました。どちらも横方向へ毎秒0.6mの一定速度で運ばれる、と仮定します。出発点から横に進む距離はそれぞれ何mですか。実物の風速がいつでもこの値という意味ではありません。
答え・解説： Aは0.6×3＝1.8m、Bは0.6×5＝3.0mです。この模型では長く空中にあるBが、横へ運ばれる距離も長くなります。計算に使ったのは回転数ではなく、横向きの速さと時間です。
もしBだけ風が弱い所を通ったなら、この比較条件は崩れます。また、3.0mは真下へ落ちた距離を足した道のりではなく、水平なずれです。図に高さと横方向の矢印を別々に描き、式の0.6m毎秒がどちらの矢印に対応するかを確かめます。
例題2：回った数と一秒あたり
架空の観測で、Aは4秒間に20回転、Bは6秒間に24回転しました。一秒あたりの平均回転数はどちらが大きいですか。また、この結果だけで横に遠くへ移動した方を決められますか。
答え・解説： Aは20÷4＝5回毎秒、Bは24÷6＝4回毎秒なのでAです。合計の回転数はBが多いですが、回転の速さはAが大きくなります。横方向の移動については、風や位置の記録がないので決められません。
24という大きな数字を見て「Bは速く回り、遠くへ飛んだ」と二段階の推測を重ねないでください。分母を入れれば一つ目の誤りが分かり、観測項目を見れば二つ目の判断に資料が足りないと分かります。見た目の印象を、測定できる量に分解する練習です。
翼を切った比較では、重さも変わる
翼の働きを調べるために、翼の一部を切った模型と元の模型を比べる案があります。ここで注意したいのは、翼の面積だけでなく、重さの分布や全体の重さも変わることです。「切ったら速く落ちた」という結果を、面積だけの効果と断定するには追加の工夫が必要です。
同じ紙の型紙でも、クリップを付ける位置を変えると重心の位置が変わります。形、重さ、重さの偏りを別の欄に書いて比較してみましょう。自然の実をたくさん集めても、一つずつ大きさが違うため、単に数が多ければ条件がそろうわけではありません。
散布先に着いた後、必ず発芽するとも限りません。遠くへ運ばれることと、新しい植物として育つことは別の段階です。記事の問いは飛ぶ仕組みと記録の読み方に限り、到達距離から生存率まで決めないようにします。翼、落下、風、着地を順番に追えば、形の役割を具体的に説明できます。
タンポポの果実と種子と、風速の平均と瞬間値も、数えるもの・測るものを分ける手掛かりになります。