リュックの 中で ゆれた ボトルを、なにも 考えずに あけたら、中みが とびだした。そんな ことが あるかもしれません。

ふたを あける まえの ボトルの 中では、にさんかたんそ という ガスが、のみものに たっぷり とけて います。ふたが しまって いるので、ガスは にげられず、中は ぎゅっと おされた じょうたいです。

ふたを あけると、おされる 力が 下がります。すると、とけて いられる ガスの りょうも へります。だから あけて 長い 時間が たつと、のみものから 気が ぬけて いきます［2］。

では、ふると、なにが かわるのでしょう。

溶けていられる量は、圧力で変わる

密閉した炭酸飲料では、液体の上の気体の部分で二酸化炭素の圧力（分圧）が高くなっていて、そのぶん多くの二酸化炭素が液体に溶けています。開けるとこの圧力が下がり、溶けていられる量も減るので、時間がたつと気が抜けます。この関係は、ヘンリーの法則で説明されます［7］。

お茶の水女子大学の資料には、ビールの二酸化炭素は重さの約0.45〜0.50％、1リットルあたり約5 gで、瓶の中の圧力は常温で2〜2.5気圧と書かれています。栓を抜くと気圧が下がり、溶けすぎていたガスが分離するそうです［2］。これはビールの数字で、清涼飲料の缶やペットボトルの値ではありません。

ここまでは、振らなくても起きる話です。振ると、これが激しくなります。

密閉した炭酸飲料では、液面上の気相で二酸化炭素の分圧が高く、ヘンリーの法則に従って多くの二酸化炭素が液相に溶けている。開栓すると分圧が下がって溶解量も減るため、時間とともに気が抜ける。係数は温度で変わる［7］。

お茶の水女子大学の資料は、ビールの二酸化炭素を約0.45〜0.50重量％（1 Lあたり約5 g）、瓶内圧を常温で2〜2.5気圧とし、栓を抜くと気圧が下がり過剰に溶けていた炭酸ガスが分離すると述べる［2］。ただしこれはビールの値で、清涼飲料の容器の圧力ではない。

ここまでは、振らなくても開栓で起きる過程だ。では、振るとそれがなぜ急に激しくなるのか。

ふると、のみものと ガスが はげしく まざります。のみものの 中に、ごく 小さい あわが たくさん できる、と せつめいされて います［3］。

サントリーの しつもんページにも、しげきを うけると とけて いた ガスが わかれて 出て、中の 力が きゅうに 上がる、と 書かれて います［1］。

そこで ふたを あけると、その あわが いっせいに 大きく なって 上へ のぼり、のみものを おし出します。

じつは、炭さんの 力を はかる 日本の きまりでは、はかる きかいを わざと ふります。ふると ガスが 出て、はりが 一つの ところで 止まるのを 待つからです［5］。

ところで、あわの「中心」になる 小さな つぶとは、なんでしょう。

振ると、泡の種ができる

サントリーのお客様センターのページでは、強い振動や衝撃を受けると、中身に溶けていた炭酸ガスが分離して容器内の圧力が急に上がり、開けたときに泡となって外へ出ようとする、と説明されています［1］。

ビール缶の研究を紹介した記事は、もう少し細かく書いています。その記事によると、振ると液体の表面積が増え、二酸化炭素が溶けきれなくなって、液体中の小さな粒（泡の核）を中心に細かい泡ができるそうです。開けると、その泡が一気に大きくなって上がり、あふれます［3］。ただしこれは解説記事の説明で、論文そのものの機構の説明ではありません。

測るときも、わざと振る

日本の農林水産省の規格（JAS）には、炭酸飲料の「ガス内圧力」の測り方が決まっています。試料をガス内圧計に固定して20℃にし、いったんガスを抜いてから、計器を振り動かして針が一定になった値を読みます［5］。なぜ振るのかは、規格には書かれていません。

では、泡の「核」とは、いったい何でしょうか。

サントリーのFAQは、強い振動・衝撃や温度上昇で吹き出すことがあり、溶けこんだ炭酸ガスが衝撃で分離して容器内圧が急に上がるためと説明する［1］。ビール缶の研究（Sopinaらの研究を紹介した記事）は、振ることで液体の表面積が増え、二酸化炭素が過飽和から外れて、液中の微粒子（泡の核）を中心に細かい泡ができ、開栓で泡が急成長して泡立つとまとめる［3］。ただし後者は解説記事の記述で、論文本体の機構説明ではない。

振る操作は、規格の測定にも出てくる。農林水産省の炭酸飲料のJASでは、ガス内圧力の下限が、炭酸水は20℃で0.29 MPa、果汁入りなどは0.07 MPa、その他は0.10 MPaとされる。測定法は、試料をガス内圧計に固定して20℃にし、いったんガスを抜いてから、計器を振り動かして指針が一定位置に達した値を読む、という手順だ［5］。規格は計器を振ると述べるだけで、その理由までは書いていない。

なお、このうち溶けていた二酸化炭素が泡になる分と、頭上の空気を巻きこむ分の割合は、今回の資料では示されていない。本文は、泡の核が増えて泡が出やすくなるところまでにとどめる。では、その泡の核とは何なのか。

じつは、あわは なにも ない ところからは、うまれにくい ようです。まず、小さな 空気の つぶが ひつようだと 考えられて います［2］。

ほかの 国の シャンパンの けんきゅうでは、あわが 出はじめる ところは、グラスの キズよりも、かべに ついた ごく 小さな ゴミ でした。ぴかぴかに あらった グラスでは、あわが 立たなかった そうです［2］。

この ゴミや 空気の つぶが、あわの「足場」です。ふると 足場が 一気に ふえる、と 考えると、ふき出しの わけが 見えて きます。

では、その 足場を こわせば いいのでは？ かんを たたけば おさまる、という 話を きいたことが ありませんか。

泡の足場になるもの

お茶の水女子大学の資料は、炭酸飲料の中で泡ができるには、一定の大きさ以上のエアポケット（微小な空気だまり）があらかじめ必要で、液体の中の二酸化炭素がそこに集まって大きくなり、泡として離れる、と説明しています［2］。

シャンパンの研究では、泡の起点はグラスのキズよりも、壁に付いたセルロースなどの不純物で、まったくきれいなグラスでは泡が立たなかったと紹介されています［2］。シャンパンの研究なので、炭酸飲料一般にも当てはまる、と考えられる程度です。

この足場が、振ることで増えるのだとすれば、足場をなくせば吹き出しは収まりそうです。そこで出てくるのが、「缶を叩けば収まる」という話です。

泡ができるには、ある大きさ以上のエアポケットがあらかじめ存在している必要があり、液中の二酸化炭素がそこへ集まって成長し、泡として離れる。お茶の水女子大学の資料は、これをLiger-Belairらのシャンパンの研究を引いて述べ、泡の起点がグラスの傷よりも壁に付着したセルロースなどの不純物で、完全にきれいなグラスでは泡が立たなかったと紹介する［2］。

ただしこれはシャンパンの研究で、炭酸飲料一般へは「そう考えられる」と述べる程度が限度だ。ここから、振ると泡の核ができやすくなり、核が多いほど開栓時に一斉に泡が育つ、と整理できる。足場が原因なら、叩いて足場を壊せば収まるはずだ。この「叩く」対策が、実際に試された。

ある けんきゅうの チームが、ビールの かんを 1000ぽん ちかく ふって、あけて、たしかめました。ふって たたいた かんと、ふって たたかない かんを くらべたのです［4］。

けっかは、「たたいても、ふき出す りょうに はっきりした ちがいは ない」でした［4］。

この けんきゅうが 出した こたえは、あわが おちつくまで 待ってから あける ことです［4］。

たたいても きかない わけは、たたくと うごくのが かんの かべに ついた あわだけで、のみものの 中に うかぶ あわには とどかないから かもしれない、と 言われて います。これは 研究者の すいそくで、はっきり わかった わけでは ありません［3］。

では、あたたかい 日の ボトルは どうでしょう。

ビール缶約1000本の試験

この疑問を、研究者が実際に試験しました。ビール缶約1000本を無作為に振り分けて試した研究（arXiv掲載）です。振らない缶と振った缶、さらに振った缶のうち叩いたものと叩かないものを比べ、開けたときに失われたビールの重さを測りました［4］。

結果、振った缶を叩いても、叩かない缶との差は統計的に意味のあるものではありませんでした。差の平均は−0.159 gで、95％信頼区間は−0.36〜0.04 gと、0をまたいでいます［4］。結論は、振った缶を叩いても液体の損失は防げず、この試験の範囲で示された対策は、泡が落ち着くまで待ってから開けることだけ、というものです［4］。

なぜ叩いても効かないのか

理由として紹介されているのは、叩いて動くのは缶の内側の壁に付いた泡だけで、液体の中に浮かぶ泡には届かないからかもしれない、という考えです。これは推測です［3］。なお、この試験はビール缶での結果で、ペットボトルでの試験ではありません。

待つことで泡が落ち着くなら、泡が生まれやすい条件は、ほかにもありそうです。

arXiv掲載の無作為化試験（ビール缶約1000本）は、振らない缶・振った缶・振って叩いた缶の、開栓時のビール損失量を比べた。振った缶を叩いても、叩かない場合と有意差はなく、差の平均は−0.159 g（95％信頼区間−0.36〜0.04 g）。信頼区間が0を含むので、「叩くと減る」とは言えない。著者らの結論は、この試験の範囲で示された対策は泡が落ち着くまで待つことだ［4］。

叩いても効かない理由は、研究を紹介した記事で、叩いて動くのは缶の内壁に付着した泡だけで、液中に浮かぶ泡には作用しないからかもしれない、と述べられている。これは推測で、実験で確かめられた機構ではない［3］。この試験で効果が示された対策は、待つことだけだった。そこで次に、泡の出やすさが温度や表面の形にどう左右されるかを見る。

気体は、あたたかいほど のみものに とけにくく なります［7］。だから あたたかい 日の ボトルは ふき出しやすく なります。

アメリカの けんきゅうでは、2リットルの ダイエットコーラに メントスを 30グラム 入れて、ふき出した りょうを くらべました。47ど、38ど、6どの 3つで ためした けっかは、あたたかい ほうが たくさん 出ました。ただし 1つの 温どで、1回ずつしか ためして いません［7］。

メントスの ひょうめんは ざらざらで、小さな あなが たくさん あいて います。その あなが、あわの 足場に なります［6］。

ふると あわの 中心が できやすく なり、あたためると とけられる ガスが へり、メントスは あわが 育つ 場所を ふやします。ちがう はたらきですが、どれも あわが 出やすく なります。

温度で、吹き出しはどれくらい変わるのか

気体は温度が高いほど溶けにくく、これもヘンリーの法則の例です［7］。アメリカの物理学者Coffeyは、2リットルのダイエットコーラにメントス30 gを入れる実験をしました。失われた質量は47℃で1450 g、38℃で1350 g、6℃で1280 gでした［7］。

47℃と6℃では約170 gの差で、6℃を基準にすると約13％の増加にあたります。何倍も、という差ではありません。しかも、各温度1回ずつの試行です［7］。

メントスは、なぜ効くのか

防災科学技術研究所の実験資料は、メントスの表面が「ざらざら」で小さい穴がいっぱいあり、コーラに落とすとその穴を使って泡がたくさんできて、全体が膨らんでボトルから押し出される、と説明しています。同じ資料では、振る・あたためる・メントスを入れるが、どれも「発泡」を起こす方法として並べられています［6］。

Coffeyの論文も、表面の粗さが泡の育つ場所（成長点）を増やすことを重視しています［7］。振る、あたためる、メントスを入れる。はたらきはちがいます。振ると泡の核ができやすくなり、温度は溶けていられる量を変え、メントスは泡の成長点を増やします。どれも泡が出やすい状況になる点は同じです。

温度の効果は、ヘンリーの法則（気体は温度が高いほど溶けにくい）の例とされる［7］。Coffey（2008）の2 Lダイエットコーラ実験（メントス30 g）では、失われた質量は47℃で1450 g、38℃で1350 g、6℃で1280 gだった。(1450−1280)÷1280≒0.13で、47℃は6℃より約13％多い。ただし各温度1回ずつの試行で、「何倍も」ではなく、統計的な結論は出せない［7］。

メントスの効果について、防災科学技術研究所の資料は、表面のざらざらと小さな穴が泡の発生場所になると説明する。同資料は、振る・あたためる・メントスを入れるを同じ「発泡」として並べる［6］。Coffeyは、粗さが表面積と体積の比を高め、泡の成長点を増やすことを要因として重視し、メントスの化学反応という俗説とは別に、物理的な核形成を中心に見ている［7］。したがって、働き方は分けて考えられる。振ると泡の核ができやすくなり、温度の上昇は溶けていられる量を減らし、粗い粒（メントス）は泡の成長点を増やす。三つとも泡が出やすくなる方向に働く点だけが共通する。

おうちの 人と いっしょに やります。すきとおった ペットボトルの のみものを つかいます。

ふたを しめたまま、2〜3回 かるく ふります。そして つくえに おいて、中の あわが おちつく ところを 見ます。ふたは まだ あけません。

ふたは しめたまま、あわが おちつくまで 見て います。ふたを あけるのは、おうちの 人に まかせて、シンクの 上で すこしずつ ゆるめて もらいます。ふき出す ことが あるからです。

「待つと、おさまる」を、自分の 目で たしかめて みましょう。あたたかい 場所と、ひやした ボトルで くらべる ことも できます。

おうちの人と一緒に、透明なペットボトルの炭酸飲料で試せます。ふたを閉めたまま2〜3回軽く振り、机に置いて、中の泡が上がって落ち着くまでの様子を見ます。ふたは、泡が落ち着いてから、シンクの上で少しずつゆるめます。

慣れてきたら、冷蔵庫で冷やしたものと、部屋に置いたものとで、泡の落ち着き方がちがうかも比べてみてください。「待つと収まる」を、自分の目で確かめられます。

もっと読みたくなったら、お茶の水女子大学の資料［2］や、防災科学技術研究所の実験資料［6］を開いてみてください。

観察するなら、透明なペットボトルの炭酸飲料を、閉栓のまま軽く振り、泡が落ち着くまでの様子を見る。落ち着いてから、シンク上で少しずつ栓をゆるめる。冷やしたものと室温のものを並べれば、泡の落ち着き方に差が出るかも比べられる。

資料を読むなら、泡の核形成はお茶の水女子大学の資料［2］、JASの測定法は農林水産省の告示［5］、メントスの実験は防災科学技術研究所の資料［6］が日本語で読める。叩く試験の原著はarXivに英語で、温度の表はCoffeyの論文［7］にある。