泣いていないときでも、目の表面には涙の薄い膜があります。涙は悲しいときだけ作られる水ではなく、目の表面を保つ働きをしています。中学入試で涙の通り道の図を読むなら、作る場所、表面へ広げる動き、流れ出る出口を分けることが重要です。目から見える涙の量だけで、作られた量を決めないようにしましょう。
まばたきは涙を広げる
まばたきをすると、涙の薄い膜が角膜の表面へ広がります。涙は表面をなめらかに保ち、乾燥を防ぐことなどに関わります。涙の膜は単なる水だけではなく、油性の成分や粘液に関わる成分も含む仕組みです。水を一滴置くだけで、涙のすべての働きを再現できるわけではありません。
目に光が入るときには、表面の状態も関わります。ただし、涙が光を電気信号へ変えるのではありません。その働きは網膜の感覚細胞に関係します。目の部品の役割を整理するときには、表面を保つ働き、光を通す働き、光を受け取る働きを混ぜないようにします。
出口は、ほおの外側だけではない
涙の一部は目頭付近の小さな入口から排出の経路へ入り、鼻の中へ流れます。ほおへあふれる涙だけが、涙の行き先ではありません。泣いたときに鼻の方にも変化が現れることは、このつながりを考える手がかりになります。ただし、鼻水のすべてが涙だけでできているという意味ではありません。
模式図で涙腺と涙の排出経路が両方描かれていたら、どちらが入口側かを確かめます。目の周りにあるからといって、全部が涙を作る場所とは限りません。水道の蛇口と排水口を区別するように、供給と排出を分けてたどりましょう。
例題1｜薄い膜の体積
目の表面の膜を考えるための板の模型があります。面積4cm²の板へ、厚さ0.005cmの水の膜を均一に広げました。膜の体積は何cm³ですか。この厚さや面積は計算用で、実際の涙の測定値ではありません。
体積は4×0.005＝0.02cm³です。一立方センチメートルを一ミリリットルとすると0.02mLになります。薄い膜では、広い面を覆っていても体積は小さくなります。板の面積4cm²をそのまま4mLとするのは、面積と体積の混同です。厚さを掛ける意味を、薄い直方体として図に描いて確かめます。
例題2｜作る量と、あふれる量
涙の出入りを表す容器の模型へ、一分間に6単位の液を入れます。同じ時間に排水口から4単位、蒸発によって1単位が失われます。最初の液面があふれる高さに達しているとき、一分間に外へあふれる量はいくらですか。液面は一定とします。
6−4−1＝1単位です。供給された六単位すべてが、外へあふれるわけではありません。排水と蒸発という別の出口があるからです。外へ一単位しか出ていないことから、作られた量も一単位だと結論することはできません。実際の涙の流量を測った数字ではなく、複数の出口を持つ模型です。
一枚の写真から、出入りの速さは分からない
写真で目の表面がぬれていることは、その時点で液があるという情報です。一分間にどれだけ作られ、どれだけ出ていったかまでは示しません。水位が同じ容器でも、出入りが少ない場合と多い場合があります。静止した量と、一定時間当たりの流量を区別することは、人体の分泌の問題でも大切です。
まばたきの回数だけから涙の生成量を比例計算することも、条件がなければできません。まばたきは膜を広げる動作であり、毎回決まった量を必ず新たに作る装置としては扱えないからです。問題文に一回当たりの量を定めた模型がある場合だけ、その条件を使います。
目を使った無理な実験はしない
目の乾燥を調べようとして、長時間まばたきを止めたり、物を目に入れたりする必要はありません。薄い膜の広がりは、板と水の模型や図から考えられます。人体を使わなくても、供給、広がり、排出という三つの働きは整理できます。
解答では、「涙は目から外へ流れる」で終えず、表面を覆うことと鼻側へ排出される経路も含めます。図の矢印に、作る、広げる、出すという動詞を添えると、見た目が近い組織でも役割を区別できます。涙を感情だけの話にせず、表面を保つための物質の出入りとして読むことが、今回の記事のねらいです。
図を読み直すときの補足
涙の膜を板の上へ一様に広げる例題では、場所による厚さの違いを無視しています。もし半分の場所にだけ液が集まり、残りが乾いているなら、体積を面積全体で割った値は平均の厚さです。すべての点でその厚さになっていることを意味しません。平均値と均一な状態を区別することは、薄い膜の資料を読むときにも必要です。
排水口が二つ描かれている模式図では、それぞれから出た量を合計してから供給量と比べます。出口の一方だけを測った記録を、全排出量として扱うと収支が合わなくなります。また、蒸発は液が水蒸気へ変わって外へ移る過程で、管を流れて排出されることとは仕組みが違います。涙の行き先をまとめるときにも、通路を通る移動と状態変化を伴う移動を分けて表しましょう。