重力なんて怖くない！スポンジが水を吸い上げる「ミクロの登山家」の正体
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
キッチンでこぼした水を雑巾でサッと拭き取ったり、お風呂上がりにスポンジで水分を吸い取ったり。当たり前のように行っているこの動作、実は重力に逆らうという不思議なことが起きています。例えば紅茶にキッチンペーパーを入れてみると、スルスルと水が登っていきます。これはなぜでしょうか？
今回は、スポンジや雑巾が水を吸い込む驚きの仕組みについてまとめてみました。
水を引き寄せる多孔質構造
スポンジを近くで見ると、小さな穴がたくさん空いていますよね。このような構造を「多孔質（たこうしつ）」と呼びます。スポンジの中は、細い管や隙間が複雑に絡み合った、まるでジャングルのようになっています。この無数の「細い隙間」こそが、水を吸い上げるための重要な仕組みなのです。
毛細管現象
キッチンペーパーや雑巾、はたまたスポンジが水を吸い上げる最大の理由は、「毛細管現象（もうさいかんげんしょう）」という仕組みにあります。これは、細い管状のものを液体に入れると、液面が重力に逆らってスルスルと上がっていく現象です。
これには、2つの力が大きく関係しています。
- 付着力： 水分子がスポンジの壁にくっつこうとする力。
- 表面張力（凝集力）： 水分子同士ががっちり手を繋ぎ、ひと塊になろうとする力。
この2つの力が合わさることで、水は自ら狭い隙間の奥へと進んでいきます。実は、隙間が細ければ細いほど、この吸い上げる力はより強くなるんです。
付着力と表面張力
なぜ水はスポンジやガラスの壁を「よじ登る」ことができるのでしょうか？ その秘密は、分子の表面にある「-OH（ヒドロキシ基）」という構造に隠されています。雑巾や天然スポンジの主成分であるセルロースには、この-OHが無数に並んでいます。この-OHは強い電気的な偏り（極性）を持っており、同じく極性を持つ水分子に対して「こっちにおいで！」と手招きをするのです。
毛細管現象というと、ペーパータオルというよりも、細いガラス管で水が吸い上げられていくことを想像する人もいますよね。これはなぜでしょうか。驚くことに、ツルツルに見えるガラスの表面にも、空気中の水分と反応して作られた「シラノール基（Si-OH）」という構造が存在します。ガラス管を水に入れると水面が上がるのは、以下のステップが高速で繰り返されているからです。
- よじ登る（付着力）： 壁の-OHが水分子を引き寄せ、水が壁を登る。
- 引っ張り上げる表面張力（凝集力）： 壁にくっついた水分子が、隣の仲間を「一緒に来て！」と上に引き上げる。
この「登る力」と「水の重さ」が釣り合うまで、水はどこまでも登り続けます。
油が紙を登っていく「ひそかな力」
ここで疑問が湧きませんか？「なぜ油は水のような極性（電気的な偏り）がないのに、キッチンペーパーなどに吸い上げられるのか？水と同じように拭き取ることができうるのか？」という謎です。
水のような「水素結合（強力な結びつき）」は油にはありませんが、分子の世界にはファンデルワールス力という、もっと控えめな引き合う力が存在します。これは、どんな分子の間にも働く「なんとなく隣同士で寄り添う力」です。キッチンペーパーの主成分であるセルロース（炭素や水素の塊）と、油の分子（これも炭素と水素の塊）は、このファンデルワールス力によって、実はそれなりに仲良くくっつくことができます。
油の場合は表面張力が水よりもずっと弱いため、仲間同士で固まるよりも、「隙間があればどこまでも広がっていこう」とする性質が非常に強いのです。この「広がりやすさ」のおかげで、油はキッチンペーパーの繊維を見つけると、スルリと隙間に入り込んでいきます。
ただ水と比べてみるとわかるように、油のほうがこぼした時に拭き取りにくいですよね。水のような極性がないので、べちょっとして、吸い上げ効果がとても低いことがわかります。
一度、油の分子が繊維の隙間に足を踏み入れると、あとはこれまで学んできた「毛細管現象」が主役になります。キッチンペーパーは、非常に細い繊維が複雑に絡み合った「超・微細なジャングル」です。隙間が極めて細いため、ファンデルワールス力のような控えめな付着力であっても、狭い場所に閉じ込められた液体を吸い上げるには十分な力になります。
水の毛細管現象が霜柱を作る！こちらの記事も併せてご覧ください。
お問い合わせ・ご依頼について
科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！
科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！
９月のイチオシ実験！
お弁当箱をプラバンがわりにしてキーホルダーを作ろう！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ８月２７日（木）科学監修番組放送予定
- ９月２０日（日）ダビンチマスターズ出演予定
- １０月１０日（土）11:15~12:00 千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
