川の石は、なぜ丸いの？
― 削られたのは、いちばん出っぱっていた角です

河原にしゃがんで石を拾うと、どれも角がとれて丸くなっています。けれど山の斜面で見る石は、割れたばかりのように角ばっています。同じ石が、川を下るあいだに形を変えているのです。丸くなるのは、出っぱった角にだけ力が集まり、そこから先に削れていくからです。

理由は、大きく2つあります

ひとつめは1個の石に起きること、ふたつめは川全体で起きることです。順に見ていきます。

角から先に削れる、とはどういうこと？

ものが欠けるかどうかは、加わる力の大きさだけでは決まりません。その力が、どれだけせまい面積に集まっているかで決まります。同じ強さで押しても、手のひらで押すのと、指先1本で押すのとでは、へこみ方がまるで違います。

角ばった石が川底にぶつかるとき、最初に触れるのは、とがった一点です。石の重さと勢いは、その小さな一点にまとめてかかります。だからそこだけが、パラパラと欠けていきます。

いっぽう、丸くふくらんだ面が当たるときは、触れる場所が広く広がります。同じ勢いでぶつかっても、力が散らばるので欠けにくくなります。図1の左を見てください。

この差があるため、石は「角がなくなるまでは速く、丸くなってからはゆっくり」形を変えます。丸さは、削られていった結果たどりつく、いわば行き止まりの形なのです。

なぜ下流ほど、丸くて小さい石ばかりなの？

川の石は、いつも動いているわけではありません。ふだんの流れでは、川底の石はびくとも動きません。水かさが増えて流れが速くなったときだけ、ごろごろと転がり、そしてまた止まります。

ですから石の旅は、何年もかけた細ぎれの移動です。下流にある石は、その細ぎれの移動を何度もくり返してきた石ということになります。転がった回数が多ければ、それだけ角は落ちています。

もうひとつ効いているのが、川によるより分けです。流れが運べる石の大きさには限りがあります。大きい石は上流に置き去りにされ、小さくなった石だけが先へ進みます。そのため下流には「よく削られて小さくなった石」ばかりが集まります。

削れることと、より分けられること。この2つが重なって、下流ほど丸く小さい石がそろうと考えられています。

まとめ

河原の石が丸いのは、だれかが磨いたからではありません。転がるたびに、いちばん出っぱった角にだけ力が集まり、そこから欠けていったからです。角がなくなれば力は散らばり、削れる速さも落ちます。丸さとは、削られ続けた石が最後にたどりつく形なのです。

丸い石は、磨かれたのではありません。
出っぱっていた場所から、順に失われた形です。

川そのものが形を変えていくしくみは川はなぜまっすぐ流れず、蛇行するの？、けずる役目を氷が引き受けるとどうなるかは氷河は、なぜ固い氷なのに川のように流れるの？で説明しています。削られた成分が最後にどこへ行くのかは海の水はなぜしょっぱいの？もあわせてどうぞ。

※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。河原や海辺で観察するときは、水ぎわに近づきすぎないようにし、天候や水位の情報を確かめ、自治体や現地の掲示による注意に従ってください。