毛細管現象

毛細管現象（もうさいかんげんしょう、）とは、細い管状物体（毛細管）の内側の液体が、外部からエネルギーを与えられることなく管の中を移動する物理現象である。毛管現象とも呼ばれる。地球上での重力に逆らえるほど上昇（場合によっては下降）することもある。主に静電気力が影響している。
例えば、ガラス容器に入った液体を側面から観察すると、容器の壁面と接している部分と離れた部分では液面の高さが異なっている。
表面張力・壁面のぬれやすさ・液体の密度によって液体上昇の高さが決まる。
表面張力を測定する方法の一つとなっている。
原理.
厳密性を無視した簡単な原理を次に示す。
計算式.
液面の上昇高さ"h" は、以下の式で与えられる。
たとえば、海水面高度でガラス管と水の組み合わせの場合、
となり、次の式で液面の上昇高さを計算できる。
ガラス管の半径が"r" = 0.05 mmであれば、液面の上昇は約28 cmとなる。
研究史.
毛細管現象について最初に記録を残したのは、15世紀末(1490年)のレオナルド・ダ・ヴィンチである。その後、ガリレオの弟子のニッコロ・アギウンティ（Niccolò Aggiunti:1600–1635）も研究を行ったと言われている。ボイルの法則で知られる、ロバート・ボイルは1660年に「フランスの好奇心の強い人物が細い管を水中に立てる管中の水面がいくらか上昇するのを観察した」と述べ、その後ワインで試したことや、全体に圧を下げても変わらなかったことを報告した。
ボイルの研究を受けて、フランスのオノレ・ファブリ（Honoré Fabri）やスイスのヤコブ・ベルヌーイらが研究を行い、細管の中では空気が液体より動きにくいので圧力差が生じる、というような説も出された。オランダのフォシウス(Isaac Vossius:1618–1689）、イタリアのジョヴァンニ・ボレリ、フランスのルイ・カレ（Louis Carré:1663-1711）、イギリスのホークスビー(Francis Hauksbee:1660–1713、ニュートンの助手)やドイツのヴァイトブレヒト（Josias Weitbrecht:1702-1747)らは液体の粒子が互いに引き合い、壁に引かれるのだと考えた。
18世紀に入り、イギリスのトマス・ヤングとピエール＝シモン・ラプラスがヤング・ラプラスの式を導き、ドイツの数学者、カール・フリードリヒ・ガウスも毛細管現象について研究した。イギリスのウィリアム・トムソン（ケルビン卿）は、気液海面の蒸気圧に関するケルビン方程式を導いた。フランツ・エルンスト・ノイマンは3つの相の接触点における平衡の解析した。
ちなみに1901年にアインシュタインが最初に発表した論文は毛細管現象に関するものであった。