[公開日] 2019 年 5 月 4 日午前 2 時 57 分 (NZST)
[質問] ジョージ、10 歳、英国ヘザーセット
[答えてくれる先生] Mark Lorch
質問ありがとう、ジョージ – 簡単な答えは、クモの絹糸は本当に、本当に、本当に薄いため、簡単に切れてしまうということです。 庭のクモの巣にある糸の幅はわずか 0.003 ミリメートルで、これは頭髪の 20 分の 1 以上の細さです。
しかし、クモの絹糸が鋼鉄と比べてどれだけ強いかを知るためには、もう少し解明する必要がある問題があります。
鋼鉄は合金 (alloy) と呼ばれる材料であり、金属の混合物を意味します。 鋼鉄の主な金属は鉄です。 鋼鉄に何をさせたいかに応じて、他の金属が鉄に追加されます。
例えば、ナイフやフォークは錆びないステンレス製です。 これを作るには鉄とクロムを混ぜます。
しかし、建物やクレーンを作るために非常に強い鋼鉄が必要な場合もあります。 その時は、鉄とチタンやバナジウムなどのさまざまな金属を混合する必要があります。
しかし、さらに強力な鋼鉄もあります。 あなたの自転車はマレージング鋼と呼ばれるもので作られている可能性があり、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、チタン、アルミニウムで作られています。
種類が違う蜘蛛の糸
クモの絹糸はスチールとはまったく異なる素材です。 それは実際にはタンパク質であり、髪や爪と同じものから作られています。
私たちはさまざまな仕事に鋼鉄を使いますが、クモも同様にあらゆる種類の物に絹糸を使います。 そして、私たちの鋼鉄と同じように、クモも仕事ごとに異なる糸を必要とします。
ヨーロッパによく見られる庭のクモを見てみましょう。この愛らしい生き物は、2 種類の糸を使って美しい丸い巣を張ります。
クモの巣のスポークはしおり絹糸 (dragline silk) で作られています。 これは強度があり、わずかに伸縮性があるため、クモの巣の主要なサポートを作成するのに適しています。
クモの巣の残りの部分は 旗絹糸 (flag silk) で作られており、強度は劣りますが非常に弾力性があるため、大きなハエがクモの巣に衝突したときの衝撃を吸収するのに非常に優れています。
しかし、クモの世界のチャンピオンコンストラクターはダーウィンバークスパイダーです。 キッチンテーブルほどの大きさの巨大な巣を作ります。
これらは、川を越えて伸びる絹糸で木に吊るされることもあります。 これらの巣が所定の位置に留まるように、クモは非常に強力な絹糸を使用します。
さて、これらのさまざまな材料の強度について科学者が知っていることに基づいて、鋼鉄とクモの糸を比較し、それらがどれだけ強いかを確認するためにいくつかの計算を行いました。
勝てる くもの巣
それぞれの素材の糸の太さが約 1 ミリメートルであると想像してください。これはピンの頭の幅とほぼ同じです。 壊れる前に誰がそれらにぶら下がることができたでしょうか？
最も弱いのはフラッグラインシルクです。10歳の女の子はおそらくこれの糸でスイングすることができますが、これより重いものはだめです。
次に登場するのは、チンパンジーがぶら下がっても大丈夫な高張力鋼 (high strength steel) です。
ドラッグラインのシルクは、スパイダーマンのような小柄な大人をサポートします。
次にダーウィンバーククモの絹糸があり、パンダよりもはるかに大きなものがこれに登ろうとすると切れてしまいます。
そして最後に、ゴリラは太さ 1 ミリメートルのマレージング鋼の糸からぶら下がっても大丈夫でしょう。
つまり、最も強力な鋼鉄の一部は、実際にはチャンピオンのクモの糸よりも硬いということになります。 それは残念なことですが、クモにとってすべてが失われたわけではありません。覚えておいてほしいのは、クモの糸の中にはまだ一部の鋼鉄よりも強いものがあるということです。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4kids の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
