雨の あと、はっぱや クモの 巣すの 上の 水は、たいらに ひろがらず、まるい 玉に なります。

水は、ちいさな つぶが おたがいに ひきあう 力を もって います。この 力は、水の 外がわには はたらきません。そのため 水は、できるだけ 小さく まとまろうと して、まるく なります［1］。

これを 「ひょうめん ちょうりょく」と いいます。水の 表面に、ぴんと はった うすい 皮が あるような 力だと 思うと わかりやすいでしょう。ただし 本当に 皮が ある わけでは ありません。

では、糸のように 細ながい 水は、どう なるのでしょう。

雨のあと、葉やクモの巣の上の水は、平らに広がらず、丸い玉になります。中学校の解説では、水の分子どうしが引き合う力が、球面の外側には向かないために、水は球になろうとすると説明されています［1］。

この性質は表面張力と呼ばれます。液体は、表面の面積をできるだけ小さくしようとします［2］。同じ体積なら、表面積がいちばん小さい形は球です。だから水は、置かれた場所の許す範囲で、丸く近づいていきます。

ここで不思議なのは、クモの糸の上の水玉が、1つの大きな玉ではなく、小さな玉の列になっていることです。糸のように細長く付いた水は、どう変わるのでしょうか。

水滴が丸くなる理由は表面張力にある。水の分子どうしが引き合うため、水は表面積の小さい球に近づこうとする［1］。液体は表面積を最小にする方向へ動く［2］。同体積の形のうち、表面積が最小なのは球だ。

ただし、水が置かれた面や糸が形を制約するので、完全な球にはならない。糸に付いた水玉は、あくまで球に近い形だと考えるのが妥当だ。

ここで疑問が生じる。糸にまとわりついた細長い水の膜は、なぜ1つの大きな塊にならず、小さな粒の列になるのか。

細ながく のびた 水は、そのままでは いられません。ところどころで ふくらんで、つぶに わかれて いきます。

つぶに なると、水の 表面の ひろさが へります。水は 表面を 小さく したがるので、つぶに わかれたほうが おちつくのです［3］。

クモの 巣すの 水玉は、この 水の うごきが よく 見られる れいだと ろんぶんに 書かれて います［3］。

ただし、水が ふくらむ ところは 風や ゆれで ばらばらに 決まるのでは ありません。ならびかたには きまりが あります。

細長い水の柱や、糸に塗られた水の膜は、そのままの形を保てません。表面の面積を小さくするために、ところどころがふくらみ、粒に分かれていきます。この現象は、発見者の名前から、プラトー・レイリー不安定と呼ばれます［2］。

2015年の論文は、クモの巣にできるきらきらした水玉を、この不安定の身近な例として挙げています。粒になると液体の表面積が減り、その分、表面にたまっているエネルギーも減ります［3］。

ただし、細長い液体のゆらぎがすべて育つわけではありません。円柱状の液体では、ゆらぎの波の長さが円柱の円周より長いものだけが育ちます［2］。短いゆらぎは、表面積を逆に増やしてしまうので、消えていきます。

では、育つゆらぎの中で、実際に目立つものはどんな長さなのでしょうか。それが、水玉の間隔を決めます。

細長い液体は、表面張力のため、表面積が小さくなる方向へ変形する。円柱状の液体では、ゆらぎの波長が円柱の円周より長い成分だけが増幅し、それより短い成分は減衰する［2］。これがプラトー・レイリー不安定（PRI）で、読みは「ぷらとー・れいりーふあんてい」。

この不安定は、糸の上の液膜にも現れる。2015年の論文は、クモの巣の上できらめく水玉をPRIの身近な表れとして位置づけ、液体が粒になることで表面積が減ると述べる［3］。「すべてのゆらぎが育つ」のではなく、円周より長い波長という条件を満たすものだけが育つ点に注意したい。

では、育つゆらぎのうち、どの波長が最も速く成長して粒の並びを決めるのか。次の章で、その数値を確かめる。

水玉の あいだの きょりは、糸と 水を あわせた 半径はんけいで きまる と 考えられて います［3］。

おおまかには、糸と 水を あわせた 半径はんけい（まんなかから 外がわまでの 長さ）の、9ばい ぐらいの ところに 水の つぶが できます。たとえば 半径はんけいが 0.01ミリなら、およそ 0.09ミリおきです。これは 計算で えた かずです。

ただし、この 研究は ガラスの せんいに ポリスチレンと いう うすい まくを つけた じっけんで した。クモの 糸で はかった かずでは ありません。なので 「ほぼ 同じ あいだで ならぶ」と おぼえて おけば じゅうぶんです。

では、クモが 自分で つくる 糸の 中には、水と もっと かかわりの ふかい ものも あるのでしょうか。

水玉の間隔は、何で決まるのでしょうか。2015年の論文は、糸の上の液体の膜について、最も速く育つゆらぎの波長を、糸と膜を合わせた半径の2π√2倍と示しています。約8.9倍にあたります。ガラス繊維とポリスチレン膜のモデルで、「最も速く育つゆらぎ」の波長が半径に比例するという話です［3］。

たとえば、糸と膜を合わせた半径が0.01mmなら、計算上の間隔は約0.09mmです。これは式から計算した値で、実際の巣の測定値ではありません。

注意点が2つあります。1つめは、この論文の実験が、ガラス繊維に塗ったポリスチレンの膜で行われたことです。クモの糸の測定ではありません。2つめは、約9倍という数が、糸に付いた膜の式のものだという点です。何も支えのない液体の柱なら、最も速く崩れるゆらぎの波長は、半径の約9.02倍と別の式で表されます［2］。数字は近くても、同じ式ではありません。

ですから「ほぼ等間隔で並ぶ」というのは目安です。糸と水を合わせた半径が間隔の目安になる、というのがこのモデルの示すところです。

水玉が自然に並ぶことは分かりました。では、クモ自身が糸の上に作る粘着用の粒も、同じ仕組みでできているのでしょうか。

最も速く成長するゆらぎの波長は、糸に付いた液膜では λ* = 2π√2 × h0 で表される。h0は糸と膜を合わせた初期の半径で、約8.9倍にあたる。ガラス繊維とポリスチレン膜のモデルで、最も速く育つゆらぎの波長が半径に比例するという結果で、実際の巣の粒間隔の測定値ではない［3］。h0が0.01mmなら、計算上の間隔は約0.09mmになる（式から計算した例）。

注意が要る点は2つある。第一に、この結果はガラス繊維上のポリスチレン膜での実験と理論であり、クモの糸での測定ではない。第二に、何の支えもない円柱状の液体では、最も速く崩れる波長は半径aの約9.02倍と別の式になる［2］。8.9と9.02は近いが、前者は糸の上の膜、後者は自由な液柱の値で、混ぜて使えない。

そのため「等間隔」は目安にとどまる。実際のクモの巣では、糸の太さや水の量が場所によって変わるので、間隔も揃い方に幅があるはずだ（これは筆者の推測で、資料の記述ではない）。

では、クモが自分で糸に塗る粘着用の液も、この仕組みで粒になるのか。次の章で見る。

コガネグモの なかまは、よこ糸に ねばねばの つぶを つけて、虫を くっつけます。ある コガネグモの なかまでは、この つぶは 糸に ぬった ものが ひとりでに つぶに なった もの、と 報告ほうこくされて います［4］。水玉が ならぶのと にた しくみです。

この つぶには、水を ひきよせる 小さな ものが まざって います。しっけが 10%から 90%に ふえると、つぶの 大きさは 2ばいぐらいに なる じっけんが あります［6］。

すると ねばりも かわります。一部の クモでは、しっけに よって ねばる 力が ほぼ 10ばい かわると 報告ほうこくされて います［7］。

水を ひきよせる つぶが ある ことが わかりました。では、水を つぶに わけるだけで なく、あつめて はこぶ 糸は あるのでしょうか。

コガネグモの仲間（Argiope trifasciata）の横糸にある粘着の粒は、糸に塗られた液が、プラトー・レイリー不安定によって等間隔の粒になったものだと報告されています［4］。水玉が並ぶ理屈は、クモが自分で作る粘着の粒にも通じているようです。

この粘着の粒の液には、水を引き寄せる小さな物質（塩や小さなペプチドなど）が含まれます。相対湿度を10%から90%に上げた実験では、粒の体積が約100%、つまり約2倍に増えました［6］。種類によって数字は異なります。

粒が水を取りこむと、中の液の粘りが変わります。ある種では、接着力が湿度でほぼ10倍も変わると報告されています［7］。湿り気の多い朝のクモの巣は、乾いた日とは別の性質をもっているのかもしれません。

ここまでは「糸に付いた水や液が粒になる」話でした。では、もっと積極的に、水を集めるために形を変える糸はあるのでしょうか。

コガネグモ類（報告された種はArgiope trifasciata）の横糸の粘着つぶは、糸に塗布された液がPRIによって規則正しく並ぶ粒になったものとされる［4］。他の種にそのまま当てはまるとは限らない。

粘着つぶの液には、水を引き寄せる低分子化合物（塩、小さなペプチドなど）が含まれる。相対湿度10%から90%のあいだに、粒の体積はおよそ100%、つまり約2倍に増えた［6］。これは実験された条件での値で、種を問わず同じとは限らない。

粒が水を取りこむと粘度が変わるので、接着力も湿度で変わる。Cyrtarachne akiraiを含む研究では、種によって接着力が湿度でほぼ10倍変わると報告された［7］。粘着つぶは、水を受け身で運ぶだけでなく、水に応じて性質を変える部品とも読める。

ここまでの粒は、塗った液が自然に分かれたものだ。次は、糸の形そのものが水を扱う例を見る。

タイリクウズグモの 糸は、ぬれると 形が かわります［5］。

水に ぬれた 糸には、細ながい ふくらみ（こぶ）が ならびます。こぶと こぶの あいだは、すっきり した つなぎ目です。この 糸の 水は、つなぎ目から こぶへ むかって あつまります［5］。

こぶと つなぎ目では、水の つぶの うごきやすさが ちがうためです。水の つぶが 大きく なると、つなぎ目を つたって こぶへ いき、こぶで 大きな つぶと くっつきます［8］。

つなぎ目は あきますから、また 新しい 水を あつめられます。

この クモは、ねばねばの ものは つかいません。ほそい せんいの 糸を つかう クモです［8］。

タイリクウズグモの捕獲糸は、ぬれると形が変わります。2010年に発表された研究によると、ランダムな向きのナノ繊維でできた紡錘形のこぶが、整列したナノ繊維の継ぎ目をはさんで、周期的に並ぶ構造に作り変わります［5］。

こぶと継ぎ目のあいだには、表面エネルギーの勾配と、水滴の内側の圧力（ラプラス圧）の差が生じます。研究は、この2つの要因がともに働いて、水滴が継ぎ目からこぶへ集まり、連続的に水が集まると説明しています［5］。

空気中の水蒸気が巣に凝結してできた小さな水滴は、大きくなると滑らかな継ぎ目を伝ってこぶへ移ります。こぶで大きな水滴と合体すると、継ぎ目が空くので、また新しい水滴が集められます［8］。

タイリクウズグモは、粘液を使わず、細かい繊維の糸を使うクモです。粘る球をもつコガネグモ類の横糸とは、仕組みがちがいます［8］。

同じクモの巣の水玉でも、糸の上で自然に分かれる場合と、糸の形が変わって集める場合があるのです。

タイリクウズグモ（Uloborus walckenaerius）の捕獲糸は、ぬれると、ランダムな向きのナノ原繊維からなる周期的な紡錘形のこぶと、整列したナノ原繊維の継ぎ目に作り変わる［5］。

この構造では、こぶと継ぎ目のあいだに表面エネルギー勾配とラプラス圧の差が生じ、その両方が働いて、水滴が継ぎ目からこぶへ移動する。これにより水を連続的に集められる、というのが2010年の報告の説明だ［5］。

過程は次のように整理されている。水蒸気が凝結した小さな水滴が成長すると、滑らかな継ぎ目を伝ってこぶへ動き、こぶの大きな水滴と合体する。その結果、継ぎ目が空くので新しい水滴が集められる［8］。

この種は篩板（しばん）をもつクモで、粘液を使わず、細かい繊維の糸を用いる。コガネグモ類の粘る球のある横糸とは機構が異なる［8］。したがって、4章の湿度で粘りが変わる粒と、5章の形が変わって水を集める糸は、別々のクモの別の方式である。

水玉の並び方（第2・3章）と、糸の形で水を集める方式（第5章）は、同じクモの巣で水を扱う別々の仕組みとして読める。

雨あがりの 朝、クモの 巣すを 見つけたら、水玉の ならびかたを 見て みましょう。

水玉の あいだは、だいたい そろって いるでしょうか。大きい 玉と 小さい 玉は、どこに ありますか。まだ ぬれて いない、かわいた 糸も あるでしょうか。さわったり、こわしたり しないで、とおくから 見ます。

クモの 巣すが 見つからない ときは、おうちの 人と いっしょに、ほそい 糸を はって、きりふきで 水を かけて みます。水玉が ならぶか どうかを 見ます。ならぶかどうかは、糸の ふとさや 水の かけかたで かわるかも しれません。

雨上がりの朝にクモの巣が見つかったら、離れたところから、水玉の並びを観察してみましょう。間隔はそろっているか、大きい玉と小さい玉はどこにあるか、乾いた糸はあるか。巣には触れないでください。

巣が見つからないときは、家にある細い糸（たこ糸や裁縫の糸）を張り、霧吹きで水をかけて、水玉の並び方を見られるかもしれません。大人といっしょに、水が機械や電気にかからない場所で行ってください。糸の太さや水の量で並び方が変わるかを比べると、「間隔は糸と水の太さで決まる」という説明の意味を、自分の目で確かめられます。

この仕組みをさらに知りたいときは、Haefnerらの2015年の論文［3］と、Zhengらの2010年の論文の日本語要旨［5］が入口になります。論文はどちらも図が豊富です。

観察するなら、雨上がりの朝の巣を離れて見て、水玉の間隔と大きさの分布を比べるとよい。糸の太さや水の量が違うと、間隔や並び方はどう変わるか。第3章の式からは、糸と膜の太さが小さいほど間隔も小さくなると予想できる。巣には触れない。

巣が見つからなければ、たこ糸などの細い糸を張って霧吹きで水をかけ、同様の観察ができるかもしれない。太さを2種類に変えて、間隔を比べる手もある。ただし、実験は大人といっしょに、水がかかっても困らない場所で行うこと。

原典に当たるなら、Haefnerら（2015, Nature Communications 6:7409）［3］、Zhengら（2010, Nature 463:640）の日本語要旨［5］が中心になる。粘着つぶと湿度の関係はSinglaら（2018）［6］とAmarpuriら（2018）［7］が詳しい。