【TED-Ed 】飛行機はどのように飛ぶのか？

「飛行機はどうして飛ぶの？」
子供の頃に一度は抱いた、そして大人になっても自信を持って説明できない、この素朴な疑問。物理学の天才アルベルト・アインシュタインでさえ、かつてはこの問題で挫折しかけたことをご存知でしょうか。今回ご紹介するのは、TED-Edによるアニメーション動画「How do airplanes actually fly?（飛行機は実際どうやって飛んでいるのか？）」。私たちが学校や本で教わってきた「翼の上の流れが速くなるから」というお馴染みの説明、実はそれだけでは不十分なのです。この動画では、流体力学の視点から、揚力が生まれる真のメカニズムを視覚的に分かりやすく解説しています。本記事では、元の英語スクリプトを一文ずつ日本語に翻訳し、対訳形式でご紹介していきます。アインシュタインの失敗談を交えつつ、複雑な物理現象を解き明かすこの動画。知的好奇心を満たす一本です。

1. By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.
   1917年までに、アルベルト・アインシュタインは空間と時間の関係を説明していました。
   

2. But that year, he designed a flawed airplane wing.
   しかしその年、彼は欠陥のある飛行機の翼を設計しました。
   
   flawed〔物が〕傷が付いた、ひびが入った、欠点のある、不備のある
   

3. His attempt was based on an incomplete theory of flight.
   彼の試みは、不完全な飛行理論に基づいていました。
   

4. Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.
   実際、不十分で不正確な説明は今日でも出回っています。
   
   circulate〔うわさ・デマなどが〕流れる、広まる
   

5. So where did Einstein go wrong? And how do planes fly?
   では、アインシュタインはどこで間違えたのでしょうか。そして、飛行機はどのように飛ぶのでしょうか？
   

6. Though we don't always think of it this way, air is a fluid medium. It's just less dense than liquids like water.
   いつもそのように考えるわけではありませんが、空気は流動的な媒体です。水のような液体よりも密度が低いだけなのです。
   

7. Things that are lighter than air are buoyant within it, while heavier objects require an upward force called lift to stay aloft.
   空気より軽いものは空気中で浮力を得ますが、重い物体が空中に留まるには揚力と呼ばれる上向きの力が必要です。
   
   buoyant〔物が液体や気体で〕浮力がある、浮かび上がる
   stay aloft 空中に留まる
   

8. For planes, this force is mostly generated by the wings.
   飛行機の場合、この力の大部分は翼によって生み出されます。
   

9. One especially pervasive false description of lift is the "longer path" or "equal transit time" explanation.
   揚力に関する特に蔓延している誤った説明の1つが、"longer path" あるいあは "equal transit time"という説明です。
   
   pervasive〔至る所に〕広がる、行き渡る、まん延する
   

10. It states that air molecules traveling over the top of a curved wing cover a longer distance than those traveling underneath.
    それは、湾曲した翼の上面を移動する空気分子は、下面を移動する空気分子よりも長い距離を移動するというものです。
    

11. For the air molecules above to reach the wing's trailing edge in the same instance as those that split off and went below, air must travel faster above, creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.
    分離して下を通った空気分子と同じ瞬間に上の空気分子が翼の後縁に到達するためには、上の空気の方が速く移動しなければならず、それにより気圧の低い空間（ポケット）が生じて飛行機を持ち上げる、というものです。
    

12. This explanation has been thoroughly debunked. Air molecules flowing above and below the wing don't need to meet back up.
    この説明は完全に論破されています。翼の上下を流れる空気分子は、再び合流する必要はないのです。
    
    debunk〔主張・思想・意見・通説・報道などの〕誤り［偽り・虚偽・うそ］を暴く［暴露する・証明する］
    

13. In reality, the air traveling above reaches the wing's trailing edge much faster than the air beneath.
    実際には、上を移動する空気は、下を移動する空気よりもはるかに速く翼の後縁に到達します。
    
    beneath（すぐ）下に、下方に、下位に
    

14. To get a sense of how lift is actually generated, let's simulate an airplane wing in motion.
    実際に揚力がどのように生み出されるかを理解するために、動いている飛行機の翼をシミュレーションしてみましょう。
    

15. As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.
    前進するにつれて、翼は周囲の空気の動きに影響を与えます。
    

16. As air meets the wing's solid surface, a thin layer sticks to the wing. This layer pulls the surrounding air with it.
    空気が翼の固い表面にぶつかると、薄い層が翼に張り付きます。この層が周囲の空気を一緒に引っ張ります。
    

17. The air splits into pathways above and below the wing, following the wing's contour.
    
    contour〔不規則な形のものの〕輪郭、外形
    

18. As the air that's routed above makes its way around the nose of the wing, it experiences centripetal acceleration, the force you also feel in a sharply turning car.
    上方を流れる空気が翼の前縁を回り込む際、求心加速度を受けます。これは、急カーブを曲がる車に乗っているときに感じる力と同じものです。
    
    centripetal 中心に向かう、求心性の
    

19. The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.
    そのため、上の空気は下を移動する空気よりも速度が増します。
    

20. This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing, which pulls even more air across the wing's upper surface.
    この速度の増加は翼の上の気圧の低下を伴い、それがさらに多くの空気を翼の上面へと引き寄せます。
    
    coupled with ～と結合［合体］して、～と一体になって、～と相まって
    

21. The air flowing across the lower surface, meanwhile, experiences less of a change in direction and speed.
    一方、下面を流れる空気は、方向や速度の変化をそれほど受けません。
    

22. The pressure across the wing's lower surface is thus higher than that above the upper surface. This pressure difference results in the upwards force of lift.
    したがって、翼の下面の気圧は上面の気圧よりも高くなります。この気圧差が上向きの揚力をもたらします。
    

23. The faster the plane travels, the greater the pressure difference and the greater that force.
    飛行機の移動速度が速いほど気圧差は大きくなり、その力も大きくなります。
    

24. Once it overcomes the downward force of gravity, the plane takes off. Air flows smoothly around curved wings, but a wing's curvature is not the cause of lift.
    それが下向きの重力に打ち勝つと、飛行機は離陸します。空気は湾曲した翼の周りをスムーズに流れますが、翼の湾曲が揚力の原因ではありません。
    

25. In fact, a flat wing that's tilted upwards can also create lift as long as the air bends around it, contributing to and reinforcing the pressure difference.
    実際、空気がその周りを曲がって気圧差の形成と強化に寄与する限り、上向きに傾いた平らな翼でも揚力を生み出すことができます。
    

26. Meanwhile, having a wing that's too curved or steeply angled can be disastrous.
    一方で、湾曲しすぎたり角度が急すぎたりする翼を持つことは、大惨事を招く可能性があります。
    
    disastrous〔被害などが〕悲惨な
    

27. The airflow above may detach from the wing and become turbulent. This is probably what happened with Einstein's wing design, nicknamed "the cat's back."
    上の空気の流れが翼から剥離し、乱気流となる可能性があるからです。これが、「猫の背中」というあだ名がつけられたアインシュタインの翼の設計で起こったことでしょう。
    

28. By increasing the wing's curvature, Einstein thought it would generate more lift. But one test pilot reported that the plane wobbled like a pregnant duck in flight.
    アインシュタインは翼の湾曲を大きくすることでより多くの揚力が生まれると考えましたが、あるテストパイロットは、飛行機が妊娠したアヒルのように飛行中にふらついたと報告しました。
    
    wobble〔不安定であるために左右に不規則に〕揺れる、グラグラする、よろめく、ヨロヨロする、ふらつく
    

29. Our explanation is still a simplified description of this nuanced, complex process. Other factors, like the air that's flowing meters beyond the wing's surface being swept up then down, as well as air vortices formed at the wing's tips, all influence lift.
    私たちのここでの説明は、この微妙で複雑なプロセスを単純化したものに過ぎません。翼の表面から何メートルも離れたところを流れる空気が上昇してから下降することや、翼の先端に形成される空気の渦など、他の要因もすべて揚力に影響を与えます。
    

30. And while experts agree that the pressure difference generates lift, their explanations for how can vary.
    そして、気圧差が揚力を生み出すという点では専門家の意見は一致していますが、それがどのようにして起こるかについての説明は異なる場合があります。
    

31. Some might emphasize the air's behavior at the wing's surface, others the upward force created as the air is deflected downwards.
    翼の表面での空気の振る舞いを強調する人もいれば、空気が下方に偏向される際に生じる上向きの力を強調する人もいます。
    

32. However, there's no controversy when it comes to the math. Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations to precisely model air's flow around a wing and detail how lift is generated.
    しかし、数学に関しては議論の余地はありません。エンジニアは、ナビエ・ストークス方程式と呼ばれる一連の数式を使用して、翼の周りの空気の流れを正確にモデル化し、揚力がどのように発生するかを詳細に説明します。
    

33. More than a century after Einstein's foray into aeronautics, lift retains its reputation as a confounding concept.
    アインシュタインが航空学に参入してから1世紀以上が経った今でも、揚力は難解な概念としての評判を保っています。
    
    foray〔新しい分野への〕進出
    confound〔人を〕混乱させる、当惑させる、ろうばいさせる
    

34. But when it feels like it's all going to come crashing down, remember: it's just the physics of fluid in motion.
    しかし、すべてが崩れ落ちそうに感じたときは、思い出してください。それは単なる動いている流体の物理学なのです。
    
    

いかがでしたでしょうか。揚力という目に見えない力の正体が少し身近に感じられたのではないでしょうか。あの天才アインシュタインでさえ苦戦したテーマだと思うと、なんだか少し親近感が湧いてきますよね。次に空を見上げて飛行機を見つけたとき、あるいはご自身が飛行機に乗ってどこかへ出かけるとき、ほんの少しだけ流体の物理学に思いを馳せてみてはいかがでしょうか。いつもの空の旅が、少しだけ違って見えるかもしれません。

最後までお読みいただきありがとうございました。この記事が、皆さまの知的好奇心を刺激したり、英語学習のちょっとしたスパイスになっていれば幸いです。