蚊は、自分より重い雨粒に当たっても、なぜ平気なの？
― 軽すぎて、雨粒のほうが止まってくれません
雨粒1つは、蚊1匹の何倍も重いことがあります。人間にたとえれば、自分より重い物が次々と空から降ってくるような状況です。それでも蚊は落ちずに飛び続けます。守っているのは丈夫な体ではなく、驚くほどの「軽さ」でした。
夏の夕方、急に雨が降り出しました。軒下に逃げこむと、目の前を蚊がふらふらと飛んでいます。
大粒の雨が、ばらばらと音を立てて落ちてきます。あの粒が当たったら、蚊はひとたまりもないはずです。
ところが雨がやむと、蚊はまた平気な顔で寄ってきます。あの大雨の中を、どうやって生きのびたのでしょうか。
平気な理由は、2つだけ
蚊はとても軽いので、雨粒は蚊を乗せたまま、ほぼ同じ速さで落ち続けます。雨粒の勢いがあまり減らないので、蚊が受ける力も小さくてすみます。
蚊の体と羽は細かな毛でおおわれ、水をはじきます。雨粒にくっついて落とされても、少し下がったところでするりと離れ、また飛びはじめます。
「重いものが当たると危ない」という感覚は、ぶつかられる側が動かないときの話です。空中に浮いている軽い体では、話がまるで逆になります。
当たられる側が「動けるかどうか」で、力が変わる
ぶつかったときの力の大きさは、「どれだけ急に速さが変わったか」で決まります。同じ雨粒でも、地面に当たるときは一瞬で止まります。速さが大きく変わるので、強い力がはたらきます。
ところが空中の蚊に当たったときは、蚊ごと下へ動いていきます。蚊は雨粒よりずっと軽いので、雨粒は少しだけ遅くなって、そのまま落ち続けます。図1の左と右を見比べてください。
アメリカの研究チームは、高速カメラで蚊に水滴を当てる実験をしました。蚊は雨粒に乗ったまま体長の十数倍ほど運ばれ、そのあと離れて飛び去ったと報告されています。そのとき蚊の体には、重力の100〜300倍ほどの加速がかかったとされています。人間なら耐えられない値ですが、軽い蚊の体はこれで壊れません。
ほかの生き物だと、どうなる？
この「軽さで身を守る」作戦は、体の大きさによって効き方がまったく違います。
人間の場合。雨粒は人の体重の数百万分の1しかありません。雨粒は人の肌で完全に止まりますが、もともとの勢いが小さすぎて、痛くもかゆくもありません。蚊とは反対に、「重すぎて気にならない」側です。
地面近くを飛ぶ蚊の場合。実は蚊にとって危ないのは、地面すれすれで雨粒に当たったときだとされています。雨粒に運ばれている途中で地面や水たまりにぶつかると、図1の左と同じ「動けない相手」の状況になります。そうなると、蚊は雨粒と地面にはさまれてしまいます。
コウモリの場合。体重が蚊の何千倍もあるコウモリにとって、雨粒の衝撃は問題になりません。困るのは、毛が濡れて体が冷え、重くなることです。雨の中で飛ぶと、飛ぶのに使うエネルギーがおよそ2倍になったという実験報告があります。
強い雨の中を飛べば、蚊も雨粒の「直撃」を受けることがあります。実験では、当たった蚊は数センチから10センチほど運ばれたあと、体勢を立て直して飛び去りました。私たちには小さな雨粒でも、蚊にとっては自分より大きな水のかたまりが次々に降ってくる世界です。
まとめ
ぶつかったときの力は、ぶつかる物の重さだけでは決まりません。当たられた側が一緒に動けるかどうかで、速さの変わり方が変わり、力の大きさも変わります。蚊は雨粒よりずっと軽いので、雨粒をほとんど減速させません。そのため受ける力が小さく、水をはじく体ですぐ離れて、また飛べるのです。
蚊が雨に負けないのは、強いからではない。
軽すぎて、雨粒が止まってくれないからだ。
雨粒そのものがなぜ痛くないのかは、雨粒は1000メートル上から落ちてくるのに、なぜ痛くないの？で解説しています。体が小さいと水の感じ方が変わる話は、ミジンコにとって、水はなぜ「はちみつ」のようにねばいの？もどうぞ。蚊が人を見つけるしくみは、蚊は、なぜ人によって刺されやすさが違うの？で扱っています。
- ティッシュペーパーを1枚、糸で天井や棒からつるします。もう1枚は机の上に平らに置き、端を手で押さえます。
- ストローで水を1滴ずつ、同じ高さから両方のティッシュに落とします。
- つるした方は、しずくに押されて揺れ、動きで勢いを逃がします。押さえた方は動けません。しずくの当たり方や跳ね方がどう違うか、見比べてみましょう。
つるしたティッシュは蚊ほど軽くはありませんが、「動ける相手ほど衝撃が逃げる」感覚はつかめます。水をこぼしてもよい場所で行ってください。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「物理基礎・物理」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（流体力学・生物物理学）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 慣性：物が、それまでの動き方を続けようとする性質。重い物ほど動きを変えにくい。
- 運動量：重さと速さをかけ合わせた量。ぶつかる前後で、2つの物の合計は変わらない。
- 撥水性：表面が水をはじく性質。蚊の体や羽の細かな毛がこれを生む。
中学高校式で確かめる：雨粒は蚊に当たって、どれだけ遅くなる？
雨粒と蚊がくっついて一緒に動く、いちばん単純な場合で考えます。記号の意味と単位は、下の表のとおりです。
| 記号 | 意味と単位 |
| M | 雨粒の質量（mg） |
| m | 蚊の質量（mg） |
| V | 当たる前の雨粒の速さ（m/s） |
| v | 当たったあと、一緒に動く速さ（m/s）。v ＝ M ÷ (M ＋ m) × V |
| 直径3mmの雨粒の質量 M | 約14mgとされる |
| その雨粒の落ちる速さ V | 秒速約8mとされる |
| 蚊1匹の質量 m | 約2mgとされる |
| 人の体重 | 60kg（60000000mg） |
| 雨粒と蚊を合わせた質量 | 14 ＋ 2 ＝ 16 mg |
| そのうち雨粒が占める割合 | 14 ÷ 16 ≒ 0.875 |
| 当たったあとの速さ v | 0.875 × 8 ＝ 7 m/s |
| 雨粒の速さが減った分（蚊に当たる） | 8 − 7 ＝ 1 m/s |
| 地面で止まるときの減り方との比 | 8 ÷ 1 ＝ 8 倍 |
| 人の体重は雨粒の何倍か | 60000000 ÷ 14 ≒ 4300000 倍 |
ぶつかっている時間が同じなら、雨粒が受ける力は速さの変化に比例します。蚊に当たるときは、地面で止まるときの約8分の1で済む計算です。しかも蚊の体を押す力はその小さな力だけなので、軽い体でも耐えられます。人間は雨粒の約430万倍も重いので、雨粒は肌で止まっても何も感じないほどの力しか生みません。
高校高校＋力は「運動量の変化の速さ」
高校物体が受ける力積は、運動量の変化に等しくなります。雨粒と蚊の合計の運動量は保たれるので、軽い蚊が受け取る運動量はわずかです。そのぶん力積が小さく、衝撃も小さくなります。
高校＋くっついて一緒に動く衝突は「完全非弾性衝突」と呼ばれます。実際の雨粒は変形し、蚊は途中で離れるので、もう少し複雑です。それでも「当たられる側が軽いほど、雨粒の減速は小さい」という結論は変わりません。
大学液滴の変形と、表面張力の役目
雨粒は固い玉ではなく、当たると平たくつぶれて広がります。水滴の勢いと表面張力の強さを比べる数（ウェーバー数）で、はじけるか、まとまったままかが決まります。蚊の場合、撥水性の毛が水をはじくため、雨粒にとらわれ続けずに横へすべり出られると考えられています。昆虫の体表の細かな毛の並びは、撥水の研究で盛んに調べられている対象です。
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 野外で、どれくらい当たっているのか。 実験は室内の水滴で行われたものが中心で、実際の雨の中で蚊が何回当たり、何割が生きのびるかはよく分かっていません。
- 体勢の立て直し方。 大きな加速を受けたあと、蚊がどのように羽や脚を使って姿勢を戻しているのかは、まだ詳しく調べられている途中です。
- ほかの小さな飛ぶ虫との違い。 ハエやガ、甲虫など、重さや体の硬さが違う虫で同じ作戦がどこまで通じるのかは、比べた研究がまだ少ない分野です。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。上の計算は、しくみをつかむための単純化した目安です。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・運動とエネルギー（慣性） | 重い物ほど動きを変えにくい |
| 高校 | 物理基礎・物理（運動量と力積） | 雨粒の減速と、式で確かめる |
| 高校＋ | 物理（非弾性衝突） | くっついて一緒に動く衝突 |
| 大学 | 流体力学・生物物理学 | 液滴の変形と撥水性 |
| 研究 | 昆虫の飛行と環境への適応 | 野外での実態、姿勢の立て直し |
| ― | 生活とのつながり | 雨上がりに蚊が戻ってくる理由 |
- Dickerson, A. K., Shepherd, P. G., & Hu, D. L. (2012). Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass. PNAS, 109(25)
- Gunn, R., & Kinzer, G. D. (1949). The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air. Journal of Meteorology, 6, 243–248.
- Voigt, C. C., et al. (2011). Rain increases the energy cost of bat flight. Biology Letters, 7, 793–795.
- 気象庁「雨の強さと降り方」
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。雨の強さや雨粒の大きさ、蚊の種類によって実際の値は変わります。