最速マラソンを走るための意外な戦略

2019年、ケニアの長距離ランナー、エリュイド・キプチョゲ選手が、2時間を切る記録でマラソンを走った初の人物となった。この偉業は、一部の生理学者が予測したように、人体の限界に近いものであり、ほとんど神話的な地位を占めていた。しかし、キプチョゲ選手の偉業に至るまでの数年間、彼や他のトップアスリートたちは、マラソンの記録をどんどん縮めてきた。そしてついに4年前、ウィーンの平坦な6マイルのループコースで行われた非公認のイベントで、キプチョゲ選手は記録的なスピードで走り、26.2マイルを1時間59分40秒で完走した。

レース記録を保管している世界陸連によると、公式にはマラソン2時間の壁は破られていない。第一に、キプチョゲの競技には他に競技者がいなかった。さらに、彼は一人ではなかった。彼はペーサーまたは「ラビット」と呼ばれる数人の熟練ランナーと集団で走り、周囲に空気力学的な形状を作った。風洞実験とコンピューターシミュレーションにより、チームは隊列を巧みに作り上げた。5人のペーサーが前方に配置され、ガチョウの群れの逆のようなV字を描き、さらに2人のレーサーがマラソン選手の少し後ろ、左右の脇を走った。周回ごとにペーサーは交代で足を戻した。向かい風から守られたおかげで、キプチョゲはこれまでよりも1分以上速く距離を完走した。

しかし実は、マラソンを走るためのさらに良いドラフティング隊形があるかもしれない、とフランス・リヨンのエコール・サントラルの研究チームは最近、風洞内にミニチュアの人体模型を設置して複数の形状をテストしたところ、そう言っている。彼らは、ランナーにかかる抗力を60パーセント減らす、メカジキの体に似た配置を提案した。その結果、マラソンのタイムがウィーンVよりも約1分速くなると彼らは主張している。メカジキの形状を使用することで、「史上最速のマラソンを走ることが可能になるかもしれない」と、研究著者らは最近Proceedings of the Royal Society: A誌に発表された論文で述べている。

しかし、話題を呼んだ2019年の構成の開発と検証に協力した科学者たちは、新しい研究の風洞設備とそれを調査するために使用されたミニモデルのランナーの比率に欠陥があるとして、その主張に異議を唱えている。「論文自体が、現在の結果と以前の研究の結果との間に大きな違いがあることを示しています」と、コンピューターと風洞シミュレーションを使用してウィーンのレースでの抗力の減少を分析したベルギーのルーヴェン・カトリック大学の土木工学教授、バート・ブロッケンは言う。Proceedingsの論文ではV字型が抗力を50パーセント減らすと示されているが、ブロッケンによると、過去の研究では85パーセント近く減ることがわかったという。

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マラソン隊形のメリットについては議論の余地はない。空気力学の研究者らは、特に一流ランナーが走るペースでは、集団で走る方が単独で走るのに有利であることに同意している。物体に働く抗力は物体の速度の2乗に比例すると、流体力学の教授でこの新しい研究の著者であるピエトロ・サリゾーニ氏は指摘する。言い換えれば、速く走れば走るほど、直面する向かい風は強くなる。のんびりと散歩しているときには、こうした外乱は基本的に感知できない。しかし、キプチョゲが記録を出した平均速度、つまり1マイルを4分半で走る、つまり時速13マイルで走ると、ほとんどの人にとっては短距離走のように感じられるだろうが、空気を押しのけることは文字通りの抗力になる。

ブロッケン氏によると、ウィーンの場合、3つの研究がV字型の隊列を示唆しているという。英国のコンサルタント会社が流体力学シミュレーションを使用して110の隊列をテストしたもの、彼のチーム独自の15の隊列のコンピューターシミュレーション、そして10の隊列を含む風洞実験である。（キプチョゲのレースをスポンサーした英国の化学会社INEOSの守秘義務条項により、これらのレポートは公開されていない。）「3つの詳細な先行研究はすべて同じ結果を示した」とブロッケン氏は説明する。「ターゲットアスリートの前にV字型があり、その後ろに2人のランナーがいる」構成が、最も低い空気抵抗を生み出した。

サリゾーニ氏と共著者らは、屋内風洞内に固定された 6.5 インチの人体模型を設置し、INEOS V 字型を含む 8 つの隊形を個別にテストしました。彼らの目標は、マラソン選手が経験する空気抵抗に比例する空気抵抗を測定することでした。最終的に、彼らはまた、後ろに 2 人のペースメーカーを配置することの利点も発見しました。走っているターゲットに作用する力は「前方と後方の圧力の合計です」とサリゾーニ氏は指摘します。後方の圧力は圧力低下を最小限に抑えるのに役立ちます。「作り出す後流を制御する必要があります」と彼は言います。これは、F1 レースカーの後部翼に似ています。

新たな研究結果が大きく異なるのは、先頭のペースメーカーの位置だ。サリゾーニ氏のチームは、最も効果的なのはメカジキのような体型だと結論付けた。つまり、一人のペースメーカーの後ろに4人のペースメーカーが続き、4フィート後ろに細いダイヤモンド型に並び、最後にターゲットの選手がダイヤモンド型から5フィート以内の後ろに位置するというものだ。この隊形の「狭いくさび形」により、ランナーは「空気を切り裂くような感じ」で走れるようになると、研究チームには参加していないコロラド大学ボルダー校の生理学者ロジャー・クラム氏はサイエンスニュースに語った。

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ブロッケン氏は納得していない。チームの人体模型の体型が不適切だったと主張している。「著者らが研究で使用した模型は、実際の人体の形状とは大きく異なる、小さな漫画の模型のようだ」とブロッケン氏は言い、胸と腹の比率が非現実的であることや、模型の可動関節の角が鋭いことを指摘している。ブロッケン氏の研究では、実際の人間のマラソン選手をスキャンした、滑らかで頑丈な人体模型が使用された。

サリゾーニは、彼らの人形はアスリートと「同等の面積と同等の形状」を持っていたと反論している。 また、可動モデルの使用は、より正確なデータを提供するのに役立った。結局のところ、動いている人間の腕や脚は固定されていない。ブロッケン氏は「それでも単独のランナーには現実的な結果をもたらす可能性がある」と述べるが、フォーメーションの流体力学は微妙な変化にはるかに敏感であると指摘する。実際、ニューヨーカー誌が当時指摘したように、2019年のレースの構成は非常に精密に調整されていたため、キプチョゲが5インチずれると、空気抵抗の影響をはるかに受けやすくなる。

トップマラソン選手が集団走で再び実力を試すまでには、まだ時間がかかるかもしれない。キプチョゲ選手は通常、1年に2回しかマラソンに出場しない。2023年の2回目のレースは9月のベルリンで、2022年にフォーメーションの助けを借りずに2時間1分9秒の世界記録を公式に樹立した。