無重力の宇宙船内では、液体の水も空中に浮きます。このとき、水の形は必ず「球」になります。これは「球」という形のどのような特徴によるものでしょうか
「球」は同じ体積で表面積がもっとも小さい形だからです。
無重力で空中に浮いている水を考えてみましょう。
内部の水の分子は、まわりを同じ水の分子で囲まれています。そのため、水分子の間に働く引力によって、安定した状態を保つことができます。しかし、表面の水の分子は、そうはいきません。空気と接しているため、不安定な状態にあります。
内部の水の分子は、まわりを同じ水の分子で囲まれています。そのため、水分子の間に働く引力によって、安定した状態を保つことができます。しかし、表面の水の分子は、そうはいきません。空気と接しているため、不安定な状態にあります。
水としては、不安定な表面の面積は、なるべく小さくしたいのです。そこで、水に限らず液体の表面には"表面積をなるべく小さくしようとする力"が働きます。この力を「表面張力」とよびます。「球」は同じ体積で表面積がもっとも小さい形です。空中に浮いた水は、「表面張力」の影響で、表面積をなるべく小さくしようとして、「球」になるのです。
※特に断りのない限り、画像クレジットは©JAXA