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●なんで傘って強風で壊れてしまうんでしょう? 流体解析ソフトで解き明かす!台風の日に傘をさしたら強風でボキボキに折れて悲惨なことになった経験のある人、手を挙げてーーーー!

……渋谷の交差点あたりでそんな呼びかけをしたら、100人中95人くらいは挙手するんじゃないかと思う昨今、皆さまいかがお過ごしでしょうか。

そろそろ季節は秋。秋といえば台風シーズンですよね。

できれば台風の日は家に閉じこもってコロッケでも食べていたいところなのですが、そうもいかないのが社会人の辛いところ。一応傘を手に家を出るものの、もうすでにスーツをびしょびしょにする覚悟はできておりますってね。

しかしですよ、なんで傘って強風で壊れてしまうんでしょうね。たしかに骨と骨をつないでいる関節部分が弱点なのはわかるのですが、それにしたってあっさりと曲がりすぎだと思いませんか? もうちょっと根性見せてほしいです。

そこで、僕は閃いたんですよね。

もしかして、傘の骨が強風で折れてしまうのって、傘の形状と持ち方に原因があるんじゃないか……って。つまり、傘が根性なしなんじゃなくて、持っている自分が下手くそなんじゃないか……って。

そうとなれば、さっそく確かめてみましょう!

科学技術計算専門のソフトウェア開発を行っている株式会社ソフトウェアクレイドルさんにお願いして、今回特別に傘と風の関係を分析していただきました。

傘の角度を0°、45°、60°、75°、90°といろいろと変えて、風を当ててみます。10m/s(風速10m)の風が右から吹いてきたとき、傘にかかる圧力はどうなっているでしょうか。

圧力がよりかかっている部分は赤く、それほどかかっていない部分は青く表示されています。こうしてみると、傘全体が空気から受ける力が一番大きいのは0°のときで、 90°が一番小さく、75°が2番目に小さいようです。風の直撃を受けている傘の表面が赤いのは当然として、その後の空気の流れが興味深いですね。

風は傘の表面に当たった後、上下に分かれて後ろへと進んでいきます。このままちゃんとさせていればいいのですが、たいていは強風にあおられて傘が手からくるんっと離れてしまうわけです。

つまり、傘を握っている持ち手のところに回転する力が加わってしまうわけですね。これをモーメント(回転力)と呼ぶそうです。

モーメントをゼロにできれば、傘がくるんっとなってしまうことはないので、ブワサッと変な角度に曲がってしまうこともなくなるはず。ではいったいどの角度で風に向かうのがベストなのでしょうか。

ソフトウェアクレイドルさんの分析によると、モーメントが一番小さくなるのは風に向かって傘を付きだしたとき、つまり0°と、そこから逆に普通にさした状態から少しだけ傾けた75°のときなのだとか。

さらに、Cd値(単位面積当たり、傘全体が空気から受ける力)が一番小さいのも75°のときであり、これらのデータを総合的に分析した結果、暴風時にもっとも「楽な持ち方」なのは75°である、という結論が導き出せるそうです。

……といっても数字だけではよくわかりませんので、実際に自分の体で実験してみましょう!

今回は埼玉県にある防災学習センターさんにご協力いただくことができました。

●実際に自分の体で実験!埼玉県防災学習センターは災害に強い地域づくりを目指して、地震や暴風雨などの災害時の対処方法を体験・学習できる施設です。館内には「地震体験」「消火体験」「暴風雨体験」「煙体験」の4つが用意されていて、今回体験させていただくのは「暴風雨体験」の” 暴風だけ”バージョンです。

なお、今回は特別にお願いして傘の持ち込みと撮影の許可をいただいています。通常は禁止されていますので、ご注意ください。

そして、こちらが今回暴風体験をさせていただく、体験室です! なんかもう見るからにすごそうな扇風機っぽい機械が見えるんですが……。

中に入ると、こんな感じ! こ、これは怖い……正直、怖いです! バイオハザードとかにこういう場所あった気がする。

今回の検証のルールは次の通り。

・一般的なビニール傘をさした状態で風を出してもらい、少しずつ強めていく。・風速0mからスタートし、風速30mまでノンストップで風を受ける。・90°、75°、60°、45°、0°の5パターンで傘をさし、どれが一番楽だったかを体で検証する。

データが正しければ75°がもっとも楽な体勢ということになるはずですが、果たしてどうなることか。それよりも、未経験の暴風への恐怖感がすごいです!

それでは行ってきます!

まずは90°から。傘をそのまま垂直に持った状態ですね。風の方向に対して90°です。

人は未知の状況に直面すると、思わず笑顔になってしまうという大発見。

いよいよ暴風スタート! 風速1m、2mと風が強くなっていき、5mくらいで「わりと吹いてるな」くらいの感覚になってきました。

風速10m。数字で表してもよくわからないと思いますが、風のすごく強い日とかに外出すると、樹々がゆっさゆっさ揺れていて、「うわー今日風めっちゃ強いな!」って思うことがあるじゃないですか。10mって、あれくらいです。こうなると傘をさすこと自体が辛くなってきます。

で、このあたりまではまだいいのですが……。

風速15mくらいから、もはや傘を縦にしてキープするのが困難になってきます。傘自体も変形し始めます。外出が困難になるレベルです。

風速20mまでいくと、もはや傘がどうこうのレベルではなく、僕の体が吹き飛ばされそう。何かにつかまらないと立っているのも困難になってきます。こうなると、傘の角度を90°でキープできているのか、自分でも認識できていません。

正面からだけでなく、下から入り込んできた風が傘を押し上げようとしてきます。と、同時に風に対して何も守るものがない持ち手部分が直撃を受けて押し流されそうになります。

風速25m。もうわけがわからない。台風でもこれほど強い風って稀なんじゃないか。木とかが折れるレベルだそうです。いやもう、仮に雨降ってても傘さしちゃダメでしょこれ。

あっ……。

風速25mで耐え切れず、傘が崩壊。手が限界を迎えて吹き飛んでいきました。

傘が見るも無残な姿に。いや、すみません。ちょっとナメてました。まさか暴風の中で傘をキープするのがこんなに辛いとは思わなかった。始める前は「本当は余裕なんだけど、演出的にちょっと辛そうにしとくか」とか姑息なことを考えていたのですが、まったくそんな必要ありませんでした。暴風、リアルにすごい。

続いて大本命、75°の角度で風を受けてみましょう。

少しだけ傘を前に倒します。先ほどの風が思わぬ強さだったのにびびってしまい、若干腰を落としての戦闘態勢をとってしまいました。

さあ、風よこい!

●大本命、風よこい!風速10m。おっ、さっきよりは幾分、楽な気がします。風自体の強さは相変わらず凄まじいのですが、モーメント(回転力)が少ないからか、持ち手部分への負荷が意外と少ない感じです。

……が、しかし、これも風速15mを超えたあたりで傘が風に負け始め……。

風速20mで崩壊。

こうなるともう、さっきと一緒です。

持ち手をキープすること自体は90°より楽な感じがしたのですが、傘自体が壊れるのは早かったです。というかこれ、風速30mなんて絶対無理でしょう……。

さて、続いては60°です。そろそろ皆さん同じような写真に飽きている頃だと思いますので、サクサクいきましょう。

「何か嫌なことがあって、傘を地面に叩きつけようとしている人」みたいになってしまいましたが、60°では風速23mあたりで傘が壊れてしまいました。手に持った感覚としては、90°よりは楽で、75°に比較的近い感じ。悪くない気がします。

そして45°。

疲労した聖火ランナーみたいな体勢になっていますが、45°では風速19mあたりで壊れ始め、風速20mくらいで原型を留めなくなってしまいました。壊れるまでの時間も早かったですが、明らかにこれまでよりも風の圧力を多く感じました。これはたぶん、斜めに深く傾けたことで、風圧力を受ける面積が増したからでしょうね。

ラストは0°。すなわち、風の方向に向かって傘を突き出す体勢です。

これで傘が剣だったら超かっこいい必殺技を放っている漫画のキャラですが、あいにく傘の先からは何も出ていません。むしろ前方から出てくる風に押されて必死に耐えているところです。

この体勢だと持ち手部分には風が当たらないのですが、傘の前面すべてで風を受け止めることになってしまい、圧力がハンパないことになります。傘の暴れ方は、これまでのどの持ち方よりもダントツですごいです。じゃじゃ馬ならぬじゃじゃ傘をコントールしようとがんばってみるも……。

風速24m付近で制御できなくなり、吹き飛んでしまいました。ついでに傘に引っ張られて自分も転びました。風に対してこんな傘のさし方をする人は少ないと思いますが、一定レベル以上の暴風時にはかなり危険なのでやめた方が良さそうです。

ということで、0〜90°まで、様々な角度においての傘のさし方を自らの体で検証した結果、次のような結論にたどり着きました。

・常識的な範囲の強風では、手にかかる負担が楽なのはやはり75°付近。・ただし、傘の耐久力は別の話で、骨の曲がる方向や風を受ける角度で変わる。風速20mを超えるとビニール傘は壊れる。

風速20mを超えるような場面に遭遇することはなかなかないと思いますが、そうなったら傘の角度とか関係なく吹き飛ばされる恐れがありますので、傘はささないようにしましょう。飛ばされると他の人も危ないし、そもそもそんな状況だと雨も防げないし。

通常の風雨でしたら、まっすぐさした状態から少しだけ斜め前に傾けた75°を保つのがオススメです。

最後にオマケとして、骨がたくさんある丈夫さが売りの傘で試してみました。

……その結果、やはり風速20mあたりで変形してしまい、傘としての機能は果たせなくなりましたが、なんと骨は折れることなく、傘自体は無傷でした。高級な傘、すごい。

○【本日の結論】

・風の強い雨天は75°。・超強風の日は傘は諦めろ。・良い傘を使おう。

■埼玉県防災学習センターからのコメント平均風速が概ね20m/s※を超えると暴風警報が発表されるので、外出は極力控えた方がよいです。最新の気象情報を確認して、自分の安全は自分で守りましょう。※地域によって基準値は異なります。

(山田井ユウキ)