マーティン・ビア
最近、熱心なサイクリストたちが「エベレスティング」ブームに乗り出している。これは、同じ山道を何度も何度も登り下りし、登った距離の合計がエベレストの標高 8,848 メートル (約 5.5 マイル) に達するまで走るというものだ。最近、強い追い風がライダーのタイム短縮に役立つかどうかが議論になっている。しかし、ノースカロライナ州イーストカロライナ大学の物理学者マーティン・ビアが American Journal of Physics に発表した新しい論文によると、どうやらそうではないようだ。
「エベレスティング」という用語は、1920 年代の伝説的な登山家ジョージ マロリーの孫であるジョージ マロリーにちなんで名付けられました。ジョージ マロリーは、イギリスの最初の 3 回のエベレスト遠征に参加しました。マロリーの息子は 1994 年のエベレスト挑戦に向けて準備を進めており、トレーニングには週末のトレーニングも含まれていました。オーストラリアのドナ ブアン山を自転車で何度も登り、エベレストの登頂に成功しました。
20年後、オーストラリアの別の自転車愛好家、アンディ・ヴァン・ベルゲンが世界規模の「エベレスト」イベントを企画し始めた。参加サイクリストは自宅近くの丘を選び、お互いの進捗状況をオンラインで記録する。このイベントは、2020年に新型コロナウイルス感染症の流行で世界的にロックダウンが始まった後、非常に人気となった。
ビア氏によると、平均的な体力のあるサイクリストがこのような偉業を成し遂げるには通常20時間以上かかるが、プロはもっと早く成し遂げることができるという。例えば、アイルランドのサイクリスト、ロナン・マクラフリン氏は、2020年7月30日に7時間4分41秒という記録でこのチャレンジを完走し、2021年3月に同じ丘（アイルランドのマモアギャップ）で自身の記録を更新して6時間40分54秒でこのチャレンジを完走した。
ビア氏は、マクラフリン氏の記録を樹立したライドを分析に利用した。マクラフリン氏が使用したルートは、117メートルの登りを含む810メートルの道路区間である。2020年のマクラフリン氏の初挑戦では風はあまり強くなかったが、2021年の2回目のライドでは、約12mph（または5.4m/s）の追い風を受けた。彼のタイムが著しく向上したことから、サイクリング界では追い風が「エベレスト」記録樹立にどの程度貢献したかについて多くの「定性的な推測」が飛び交い、将来のエベレスト記録を決定するために許容される風速を制限する規則の変更が必要かどうか検討する人もいた。
自転車乗りのパラドックス
ビア氏は論文の中で、同じ追い風がマクラフリンの下り坂では向かい風になっていただろうと指摘している。したがって、上り坂での強い追い風の影響が下り坂での向かい風よりも大きかったかどうかが問題となる。物理教育界では「自転車乗りのパラドックス」として知られる概念がある。自転車で坂を上り下りし、標高に実質的な変化がない場合、上り坂と下り坂の速度は相殺されるはずだと直感的に予想するかもしれない。
しかし、実際にはそうはなりません。主に空気抵抗が原因です。確かに、上り坂を自転車で走る場合、空気抵抗は無視できるほどの要素です。そのため、経験豊富な自転車乗りは、上り坂ではパワー出力/速度を 2 倍にしようとします。しかし、空気抵抗と戦う力は、速度の 2 乗に比例して増大します。速度を 2 倍にするには 4 倍の力が必要で、速度を 3 倍にするには 9 倍の力が必要です。これが「大混乱を引き起こす」とビア氏は言います。
ビア氏は、上り坂では追い風が多少は助けになるかもしれないが、下り坂では向かい風が大きな影響を与えることを発見した。実際、下り坂では「終端速度まで加速するのに時間がかかる」ため、ラップタイムが約 12 秒長くなる。より長いラップを走ることで、エベレスト登頂タイムを短縮できるかもしれない。たとえば、マクラフリン氏のマモア ギャップ ルートの 2 倍の長さの丘でエベレスト登頂する場合、下り坂の加速は 76 回ではなく 30 回で済み、タイムは 7 分強長くなる。ビア氏は、12 秒の長くなったことを「ラップを短くするために払う代償」と表現した。
ビアはモデル作成にあたり、生理学的要因、特にマクラフリンの記録破りのレースが 5 分間のラップで、そのうち 4 分間が上り坂、1 分間が下り坂だったという事実を考慮に入れなかった。「定期的に休憩を挟むため、4 分間の運動中のパワー出力は、中断なく持続できるパワー出力よりも高い可能性がある」とビアは書いている。「各運動の後に運動時間の約 4 分の 1 の休憩を挟む場合、最適な時間間隔がある可能性が高い。さらに、最適な間隔はアスリートごとに異なる可能性がある」。
とはいえ、「全体的に見て、許容風速を制限するためにエベレスト登頂のルールを変更することは、物理学的に正当化されない」とビア氏は結論付けた。「制御分析が最終的に教えてくれるのは、エベレスト登頂時間を短縮するための最も直感的な方法、つまり体重を減らしてパワーを増やすことが、確かに最も効果的な方法だということ。必要な食事と運動を回避する巧妙な方法はない」
American Journal of Physics、2024年。DOI: 10.1119/5.0131679（DOIについて）。