シャボン玉はなぜ丸くなるの?

コハク
コハクふわりと浮かぶシャボン玉は、いつも丸い形をしていますわね。それは、なぜでしょう?
30秒でわかる答え
コハクまずは30秒で、答えをお伝えしますね。

シャボン玉の膜には、いつも縮もうとする力(表面張力)がはたらいています。でも中に閉じこめた空気はつぶせないので、膜は同じ量の空気を包んだまま、表面が一番小さくなる形を選びます。その形が球です。だからシャボン玉は丸くなります。

木々を背景に、空中に浮かぶ丸いシャボン玉
空気を閉じこめたシャボン玉は、表面が一番小さくなる球の形になります。写真:Nenad Stojkovic / CC BY 2.0 / ウィキメディア・コモンズ

膜はいつも縮もうとする

シャボン玉の膜は、ゴム風船のように伸び縮みする、うすい液体の皮です。吹いている途中で息を止めると、膜が中の空気を押し出して、輪の中の平らな膜にもどってしまいます。膜には、いつも縮もうとする力がはたらいているからです。この力を「表面張力」といいます。

空気を包んだまま一番小さく

ゴムは伸ばすのをやめると縮む力がなくなりますが、シャボン玉の膜は、どれだけ小さくなっても縮もうとする力を持ち続けます。ただし、中に空気を閉じこめると、空気を押しつぶすほどは縮めません。そこで膜は、中の空気の量はそのままで、表面の広さが一番小さくなる形に落ち着きます。

答えは球

その形が球です。エクスプロラトリアムの表では、1立方インチの空気を包むのに、立方体なら表面は6平方インチ、正四面体なら7.21平方インチ必要ですが、球なら4.84平方インチですみます。平面で考えても、同じ広さを囲むなら、まわりの長さが一番短いのは円です。

図:同じ量の空気を包む表面の広さくらべ
1立方インチの空気を包むのに必要な表面正四面体7.21立方体6球4.84単位は平方インチ球が一番小さくてすむ

数字はエクスプロラトリアムの表によります。

コハク
コハク立方体より球のほうが、ずっと少ない膜ですむのですね。

立体の枠でも同じ性質

膜が一番小さくなる形を選ぶ性質は、ほかの場面でも見られます。針金で作った立体の枠をシャボン液にひたすと、膜は外側の面ではなく真ん中でつながります。そのほうが膜の合計の広さが小さくなるからです。イリノイ大学の解説では、ふくらませた風船が丸くなるのも同じ理由だとしています。

もっと知りたい

  • コーネル大学の解説では、同じ広さ1を囲むとき、まわりの長さは円が約3.54、正方形が4、正三角形が約4.56と計算されています。
  • エクスプロラトリアムの表では、面の数が4、6、8、12、20と増えるほど、同じ量の空気を包む表面が小さくなり、球に近づいていきます。
コハク
コハク膜は縮もうとし、中の空気はつぶせない。その釣り合いで選ばれる、一番小さい表面の形が球なのですわ。

3択クイズで確かめよう

シャボン玉が丸くなるのはなぜ?

答えを見る
  1. 中の空気がふくらむから
  2. 回りながら飛ぶから
  3. 膜が表面を小さくする

膜が表面を小さくする 膜にはいつも縮もうとする力(表面張力)がはたらき、同じ量の空気を包んだまま、表面が一番小さくなる形、つまり球になります。

参考資料

  1. The Shape of BubblesExploratorium(英語)
  2. Why are bubbles round?Cornell University, SimScience (Sethna group)(英語)
  3. Bubble ShapesUniversity of Illinois Urbana-Champaign, Physics Van(英語)

内容は 2026-10-03 時点で上の資料を確認して書いています。研究が進んで説明が変わることもあります。写真のクレジットは各写真の下にあります。