おふろの おゆを ためる ときと、みずを ためる ときでは、おとが ちがうと おもった ことは ありますか。

2013ねんに、けんきゅうしゃたちが しらべました。ガラス、とうき、かみ、プラスチックの いれものに みずを そそぐ おとだけを きいて、おゆか みずかを こたえて もらいます。3つの じっけんの うち、この じっけんでは、おとだけで おゆか みずかを あてる ことが できました［1］。

べつの じっけんでは、おとを コンピューターで かえると、かんじる おんども かわったそうです。では、あてた ひとは、じぶんで わかって いたのでしょうか。

お風呂に湯をためるときと、水をためるときで、音の違いを感じたことはあるでしょうか。

2013年、ベラスコさんらの3つの実験が報告されました。ガラス、陶器、紙、プラスチックの容器に水を注ぐ音だけを聞いてもらい、湯か冷水かを答えてもらうと、人は音だけで判断できました。別の実験では、音を人工的に変えると感じる温度も変わったそうです［1］。

ただ、この論文の本文は確認できていないので、温度や正答率の数字はここでは書きません。それより気になるのは、当てた人たち自身が、それを分かっていたのか、という点です。

注水音から温度が判別できるかは、Velascoらの3実験（2013年）で検討された。ガラス・陶器・紙・プラスチックの容器に注がれる水の音だけで、参加者は湯と冷水を判断できた（この判断は3実験のうち1つの結果）。別の実験では、音を人工的に加工すると知覚される温度も変わった［1］。

この実験で素材を変えても成立した点が重要で、容器の材質だけが手がかりではないことを示唆する。ただし本文は未確認で、温度条件や正答率は要旨からは分からない。では、当てた人は自分の能力を自覚していたのか。

2024ねんの けんきゅうで、アンケートを とりました。「おゆと みずを そそぐ おとを、ききわけられますか」。8わりの ひとが「できない」と こたえました［2］。

ところが、おとを きかせて「あついか、つめたいか」を たずねると、けっこう あたって いました。85どの おゆの おとを「あつい」と こたえた ひとは 71%。5どの みずの おとを「あつい」と こたえた ひとは 26%です。あてずっぽうなら 50%ぐらいに なる はずです［2］。

この ちからは、まいにちの くらしの なかで、しぜんに みに つくのだろうと かんがえられて います［2］。

では、どうして おとが ちがうのでしょう。じつは、これまでの けんきゅうでは、その わけまでは せつめいされて いません［2］。

2024年のウェンガーさんらの研究では、まずアンケートで「湯と冷水を注ぐ音を聞き分けられるか」を尋ねました。回答者の80%が「区別できない」と答えました［2］。

ところが、実際に音を聞かせて「熱い」か「冷たい」かを答えてもらうと、85℃の湯の音を「熱い」と答えた割合は71%、90℃で72%でした。5℃の水の音では26%、10℃で31%です。当てずっぽうなら50%ほどになるはずで、どの温度でも偶然とは有意に違っていました［2］。

研究者たちは、この力は生活の中の経験で、知らないうちに身につく「知覚学習」ではないかと考えています。一方で、音がなぜ違うのかは、これまでの研究では説明されていないと書いています［2］。

つまり、音の違いがあるのは確かでも、その理由は途中です。次は、注ぐ音の正体を分けて考えてみましょう。

Wengerら（2024年）は、まず質問紙で聞き分けの自覚を尋ね、回答者の80%が「注水音では湯と冷水を区別できない」と答えたことを示した［2］。それでも課題では、「熱い」と答えた割合が5℃で26%、10℃で31%、85℃で71%、90℃で72%となり、いずれも偶然水準（50%）から有意にずれていた［2］。

著者らは、この能力を生涯の経験による暗黙の知覚学習で説明する。能力自体はVelasco（2013年）らでも再現されている。だが、なぜ音が違うのかは、先行研究では明らかにされていないと明言している［2］。

そこで、音の中身を分けて考える必要が出てくる。

みずを そそぐと、「トクトク」と ひびきます。この おとは、ひとつでは ありません。

ひとつは、コップの なかの くうきが ひびく おと。ふたつめは、コップと みずが ふるえる おと。みっつめは、みずに はいった あわの おとです［3］。

あわは、そそいだ みずの ながれが、みずの おもてに つっこむ ときに、くうきを まきこんで できると せつめいされます［3］。

この うち、おゆと みずで ちがう おとに いちばん かかわりそうなのは、どれでしょう。

水を注ぐと、「トクトク」と響きます。研究では、この音は主に3つに分けて考えられています。容器の中の空気の共鳴、容器と水の振動、そして水に入りこんだ泡の音です［3］。

泡は、注ぐ水の流れが水面に突っこむときに、空気を巻きこんでできるといいます［3］。流れが水面に届く前にぼこぼこと波打ち、しずくに分かれるほど、多くの泡を巻きこんで大きな音になった、という別の研究も紹介されています［7］。

湯を注ぐと容器の中の空気が温まり、音の速さが上がるので、空気の共鳴音が高くなるかもしれません。ただ、実際に空気が湯と同じ温度になるわけではなく、差は小さいと見られています［3］。

そうなると、泡も有力な候補です。

注水音の音源は、Peng・Reiss（2018年）が空気柱の共鳴・容器と水の振動・泡の音の3つに分けたと、Biらは述べる［3］。Biらの周波数解析では、注ぎ始めから空気柱の共鳴が約700Hzから約2000Hzへ上がり、容器と水の振動は約7000Hzから約200Hzへ下がる帯が見え、1000Hz以上に多数の瞬間的な音が現れた。この瞬間音を泡の音と推定している（いずれも1回の測定の目安値）［3］。

では、湯で空気柱の共鳴が変わる可能性はどうか。音速は15℃で337.4m/s、90℃で381.7m/sなので、空気が90℃になれば共鳴音は理論上最大約13%高くなる（381.7÷337.4≒1.13、上限値の計算）。しかし実際に容器内の空気が90℃に達することはなく、差は小さいとBiらは見ている［3］。泡は、注ぐ流れが水面に突っこむ際に巻きこまれてできる。APS Physicsが紹介する研究（Boudinaら、2023年）では、噴流が水面に届く前にこぶ状になりしずくに分かれるほど、多くの泡を捕まえて音が大きくなった［7］。

こうして、湯と水で音が違う理由の泡も有力な候補になる。では、泡の大きさは音にどう響くのか。

ちいさな ふえは たかい おと、おおきな ふえは ひくい おとが でます。あわも、にた ところが あります。ちいさな あわは たかい おと、おおきな あわは ひくい おとを だします［4］。

ただし、あわは ふえでは ありません。くうきの かたまりが、ぷるぷると ふるえて おとを だして います。

はんけいが 1ミリの あわは、およそ 3300ヘルツ、5ミリの あわは、およそ 650ヘルツです。おおきい あわほど、ひくいのです［4］。

もし、おゆを そそぐと おおきな あわが おおく できるなら、おとも かわって きこえるはずです。

大きな笛は低い音、小さな笛は高い音が出ます。泡も、似たところがあります。泡の中の空気がぷるぷると振動して音を出し、その高さは泡の半径に反比例します。これを、ミナート共鳴といいます［4］。ただし泡は笛ではなく、空気のかたまりが振動しているだけです。

水中の泡では、周波数と半径の積がおよそ3.26m/sになるといいます。半径1mmなら約3.3kHz、半径5mmなら約650Hzです（3.26÷0.001≒3300、3.26÷0.005≒650）。半径が5倍になると、音はおよそ5分の1の高さになります［4］。

この式は、オランダの物理学者ミナートが1933年に出したものとされます［3］。もし湯を注ぐと大きな泡が多くできるなら、音の違いを説明できそうです。

泡の振動音の周波数fは、泡の半径aに反比例する（ミナート共鳴）。標準気圧下の水中の単一の泡では、およそf×a≒3.26m/sになる。半径1mmなら約3.3kHz、半径5mmなら約650Hzで、aは直径ではなく半径である（3.26÷0.001≒3.3kHz、3.26÷0.005≒650Hz）［4］。

この式はMinnaertが1933年に泡の脈動モデルとして示したもので［3］、大きい泡ほど低い音になるという方向を与える。したがって、湯を注ぐと大きな泡が増えるのなら、音の違いを泡で説明できる。では、湯のほうが泡は本当に大きいのか。

2024ねんの けんきゅうでは、こうそくどの カメラで、おゆと みずを そそぐ ようすを うつしました。すると、おゆの ほうが おおきな あわが おおく できたと ほうこく されて います［3］。

その わけの ひとつと して、みずの ねばりけが かんがえられて います。はちみつは ねばねば、みずは さらさら。おゆは、みずより もっと さらさらです。

20どの みずと 80どの おゆを くらべると、ねばりけは、およそ 3ぶんの 1です［5］。

さらさらだと、みずの おもてが あれやすく なって、おおきな あわが できるのかも しれません。ただし、これは まだ かせつです［3］。

2024年の研究では、高速度撮影で湯と水を注ぐ様子を調べ、湯のほうが大きな泡が多くできたと報告しました。ただし、これは査読前の論文です［3］。

理由として挙げられるのが、水の粘り気（粘度）です。粘度は温度が上がるほど小さくなり、20℃で約1.00、80℃で約0.35mPa·sです。20℃と80℃を比べると、およそ3分の1です（0.354÷1.0016≒0.35）［5］。

別の研究者たち（カラハンさんら、2014年）は、5〜30℃の水の噴流で、温度が高いほど大きな泡ができたと報告し、粘度が下がって水面の荒れが増えるためと説明したそうです［3］。

「粘度が低い→水面が荒れる→大きな泡」という筋道が、今のところ最有力とされています。ただし確定は、流体力学の専門家の分析を待つと書かれています［3］。

ところが、湯の音が高いのか低いのか、資料の向きが割れているのです。

Bi・Su・Zhou（2024年3月のプレプリント）は、10℃の水と90℃の湯を注ぐ音を比べ、湯では低周波成分が目立ち高周波成分が減ること、高速度撮影で湯のほうに大きな泡が多いことを報告した［3］。査読前の報告である。

泡が大きくなる理由として持ち出されるのは粘度である。水の粘度は0℃で約1.79、20℃で約1.00、40℃で約0.65、60℃で約0.47、80℃で約0.35、100℃で約0.28mPa·sと下がり、20℃と80℃では約3分の1になる（0.354÷1.0016≒0.35、半分ではない）［5］。Biらが引くCallaghanら（2014年）は、5〜30℃の噴流で温度が高いほど泡が大きくなったと報告し、粘度低下による水面の乱れの増加をその理由に挙げた［3］。

Biらは「粘度が低い→乱れが強い→大きな泡」を最有力の説明とするが、確定は流体力学の専門家の分析を待つ立場である。粘度を冷水並みにした湯（砂糖湯）で泡が小さくなるかを調べれば検証できると書くが、実施はしていない［3］。ところが、この仮説の向きは、広く知られた説明と衝突する。

ここまでの かんがえかたでは、おおきな あわが おおい おゆは、ひくい おとが ふえる はずです。

ところが、ちがう せつめいも あります。ある かがくの サイトでは、おゆの ほうが「たかい おと」だと せつめいして います［6］。

ゆうめいな どうがの せつめいも、おゆは ねばりけが ちいさいから おとが ちがう、と いうものでした。ただ、そのなかの ひとも、みずの うごきが ふくざつで、ただしい せつめいは むずかしいと みとめて いたそうです［3］。

どちらが ただしいか、いまは きまって いません。しらべた ひとたちも、じぶんたちを せんもんの きかいも ない「しみんかがく」だと よび、じっけんが きびしく ない ことを みとめて います［3］。

ここまでの筋道だと、大きな泡が多い湯は、低い音の成分が増えるはずです。実際、2024年のプレプリントは、湯のほうが低い周波数の成分が目立つと報告しました［3］。

ところが、科学系のサイトには、湯のほうが「高い音」になると説明するものがあります。粘り気が小さいと、水が細かくはねて高い音になる、という説明です［6］。2017年の動画で広まった、粘り気で音が違うという説明でも、実験をした人自身が、流体の動きが複雑で正確な説明は難しいと認めていたそうです［3］。

つまり、湯の音の向きについて、どちらも決着した結論ではありません。プレプリントを書いた人たちも、自分たちを専門の知識や機材のない「市民科学」の取り組みと呼び、実験が厳密でなく、推論に主観が入ると限界を認めています。泡が低い音を出すという説明も、推測と位置づけています［3］。

こうして、身近な音でも、答えが出ていない問いが残っていると分かります。

Biらの結果（湯は低周波成分が多い）は、湯のほうが高い音になるという説明と向きが逆である。The Naked Scientistsは、湯のほうが「より高い音の水しぶき」になると説明し、粘度が小さいと細かく飛び散るためとした［6］。この説明の裏付けはBiらの論文では確認されておらず、どちらの向きも確定した結論とは言えない。広まった粘度説を提示したTom ScottとSteve Mouldのうち、Mould自身も、複雑な流体の動きから正確な説明は難しいと認めていた［3］。

Biらは、自らを専門知識も機材もない市民科学の試みと位置づけ、厳密な実験の不足と推論の主観性を限界として挙げ、泡が低音を出すという説明も推測（conjecture）とした［3］。したがってこの問題は、聞き分けの能力は再現された一方、その理由は仮説が並ぶ段階にある、と整理できる。

資料の食い違いは、実験条件（容器・水量・流量・測定法）の違いによる可能性もある。

今日できること

おなじ コップに、つめたい みずと、おふろぐらいの ぬるい おゆを そそいで、めを つぶって おとを きいて みましょう。おゆは、あつすぎない ものを つかい、おうちの ひとと いっしょに します。ちがいが わかっても、わからなくても、どちらも おもしろい けっかです。

出かけてできること

おふろの じゅんびの ときにも、みずと おゆを ためる おとを きいて みましょう。

こうしきの 情報じょうほう

としょかんの おと・ぶつりの ほんに、あわの おとの はなしが のって います。

今日できること

同じコップに、冷たい水と、お風呂ぐらいのぬるめの湯を順に注いで、目を閉じて音を聞いてみてください。湯はやけどしない温度にして、大人と一緒に行います。聞き分けられたか、高く聞こえたか低く聞こえたかを、聞こえたとおりに記録すると、資料の食い違いの意味が実感できるかもしれません。

出かけてできること

台所やお風呂で水を注ぐとき、泡の大きさと音を観察してみてください。蛇口の水の勢いを変えると、泡の出方も変わるかもしれません。

公式情報

図書館の物理・音の本や、大学の公開講座に、泡の音や粘度の話があります。

今日できること

同一のコップに冷水とやけどしない程度の湯を注ぎ、目を閉じて聞き分け、高く聞こえたか低く聞こえたかを記録する。湯は大人と一緒に扱う。同じ条件で複数回聞くと、自分の感じ方の揺れも分かる。

出かけてできること

蛇口の水量や注ぐ高さを変えて、泡の出方と音の変化を観察する。

公式情報

Wengerら（2024年）はオープンアクセスの論文で、原著は英語である。Biらのプレプリント（arXiv:2403.14740）も本文で確かめられる。粘度の温度依存の表とあわせて読み、砂糖湯の検証案を自分ならどう設計するか考えてもよいが、熱い液体を扱う実験を家庭で行うことは勧めない。