コップのふちギリギリまでお水を注いだとき、「あ、こぼれる！」と思っても、表面がぷっくり盛り上がって「あれまだいけるか？」っとなったことありませんか？
実は水の高さがコップのふちを超えてもこぼれないのは、水が必死に手をつないでいる力「表面張力（ひょうめんちょうりょく）」のおかげなのです。
あめんぼが水の上をスイスイ歩けるのも、丸いシャボン玉ができるのも、すべてこの力が関係しています。今回は、日常の中にある「表面張力の謎」を、楽しくひも解いていきましょう！
1. 水がふっくら盛り上がる？「表面張力」ってなに？
砂とおなじ？水も小さな「粒」の集まり！
公園の砂場を思い浮かべてみてください。大量のさらさらとした砂も、よく見ると小さな「砂粒（すなつぶ）」がたくさん集まってできていますよね。
実は、水もまったく同じです。一見すると透き通った１つの液体に見えますが、目には見えないほど小さくて細かな「粒（つぶ）」が集まってできています。（※この粒のことを、理科の専門用語で「分子：ぶんし」と呼びます）
水のつぶたちが「手をつなぎ合っている」！
この水の粒たちには、お互いに「近くにいる仲間とキュッと引き合いっこをする（＝手をつなぐ）」という特別な性質があります。
水の中にいる粒は、上・下・右・左の全方向から仲間の粒に引っ張られています。しかし、水の一番表面にいる粒はどうでしょうか？
表面の上には空気しかありません。そのため、表面の粒たちは「中へ、中へ！」と、内側にいる仲間から強く手を引き寄せられることになります。
この結果、水の表面には「できるだけ小さくまとまろうとする、ゴム膜のような力」が生まれます。これが「表面張力」です。コップのふちで水がふくらむのは、表面の粒たちが外にこぼれないように、みんなで必死に手をつなぎ合っているからなのですね。
もっと詳しく！【専門的な補足】
液体内部の分子は全方位から等しい引き合い（凝集力）を受けますが、気相（気体）と接する表面の分子は液体内部方向へのみ引かれます。このアンバランスさを解消し、エネルギー的に安定しようとするため、液体は表面積を最小にしようとします。幾何学的に「同じ体積で最も表面積が小さくなる形」が球体であるため、水滴は丸くなります。
2. 身の回りの「なぜ？」を探してみよう
あめんぼが水の上を歩ける理由
あめんぼの足の先をよく見ると、細い毛がたくさん生えていて、特別な油がついています。
あめんぼは体重がとても軽いだけでなく、この足で「水の表面にできたゴム膜のような張り」を上手に押し当てて浮いているのです。水面がほんの少し凹んでいる様子は、まるでトランポリンの上に乗っているようですね。
シャボン玉が丸い理由
シャボン玉も表面張力の大切な仲間です。
水だけでは表面張力が強すぎて、水だけで膜を作ろうとしてもすぐに縮んで水滴になってしまい、薄い膜を維持できません。
しかし、洗剤（界面活性剤）を少し混ぜると、水の表面張力がほどよく弱まり、伸びやすい膜ができます。
中の空気をつつみ込んだとき、一番表面積が小さくなる形（＝一番エネルギーが少なくて済む形）が「球形（きゅうけい）」だから、シャボン玉はいつも丸くなるのです。
3. お家でできる！かんたん表面張力実験
日常の疑問を確かめるために、お家でできる簡単な実験をご紹介します。
実験：一円玉を水に浮かべてみよう！
- 洗面器や深めのお皿に水をはります。
- そっと、水平に一円玉（アルミニウム製）を水の表面に置きます。（クリップを折り曲げたものに乗せて沈めると成功しやすいです）
- すると、一円玉は沈まずに水の上に浮かびます！
なぜ？
一円玉は水より軽いわけではありません。水の表面張力が、一円玉の重さを下から支えているからです。
実験の続き：洗剤を１滴落とすと…？
一円玉が浮かんでいる水に、食器用洗剤を端っこから１滴だけ垂らしてみてください。
すると……一円玉は「ストン！」と底に沈んでしまいます。
洗剤に含まれる「界面活性剤（かいめんかっせいざい）」には、水分子同士の引き合いをジャマして、表面張力を弱めるはたらきがあります。手をつないでいた水の粒たちが手を離してしまったため、一円玉を支えきれなくなったのです。
まとめ
私たちが毎日使っている水には、「小さくまとまろうとする」表面張力という不思議な力がはたらいています。
- 砂と同じように、水も小さな「粒」が集まってできている
- 表面の粒同士が手をつないで引き合っている
- 表面積を一番小さくしようとするため、水滴やシャボン玉は丸くなる
- あめんぼや一円玉が浮くのは、表面の張力が支えているから
- 洗剤（界面活性剤）を使うと、この力を弱めることができる
コップの水を見たときや、雨の日の水たまりを見かけたときは、ぜひ「水の粒たちが手をつないでいるのかな？」と観察してみてくださいね。身の回りには、まだまだたくさんの科学の秘密が隠れていますよ！
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参照元
- 国立科学博物館（科学の質問箱 / 水の性質）：https://www.kahaku.go.jp/
- 文部科学省（小中学校 理科学習指導要領 該当分野）：https://www.mext.go.jp/
- 日本化学会（化学と教育 / 表面張力と界面活性剤のメカニズム）：https://www.chemistry.or.jp/