第3話では、ロフトが大きくなるほど、同じフェース開度でも、ボール重心から見た左右方向のコンタクト偏位が小さくなる可能性を考えました。
低ロフトのクラブでは、フェース向きの変化が、ボール重心から見た左右方向のズレとして大きく現れます。
一方、ロフトが大きくなるほど、その左右方向のズレは小さくなります。
その結果、ボールを左右へ向けるz軸まわりのトルクも小さくなりやすい。
これが、ロフトが増えるほど直進性が高くなる一つ目の理由でした。
しかし、ロフトが大きいクラブの直進性には、もう一つ重要な理由があります。
それが、スピンアクシスです。
ボールは「バックスピン」と「サイドスピン」に分かれて回っているわけではない
ゴルフでは、よく、
- バックスピン
- サイドスピン
という言葉が使われます。
しかし、実際のボールが二つの別々の回転をしているわけではありません。
ボールは、一つの軸を中心に回転しています。
その軸が地面に対して水平に近ければ、回転はほぼ純粋なバックスピンになります。
一方、その軸が左右へ傾けば、ボールには横方向の空力が加わり、弾道が曲がります。
つまり、ボールの曲がりを考えるときに重要なのは、
横回転が何回転あるか
というより、
ボールの回転軸がどれだけ傾いているか
です。
この回転軸を、スピンアクシスと呼びます。
スピンアクシスは、回転成分の比で決まる
ボールの回転を単純化して考えると、
- バックスピン方向の成分
- 横方向の回転成分
に分けることができます。
スピンアクシスの傾きは、概念的には、この二つの比で決まります。
バックスピン成分を (\omega_{\text{back}})。
横方向の回転成分を (\omega_{\text{side}})。
スピンアクシスの傾きを (\theta) とすれば、
\tan^{-1}
\left(
\frac{\omega_{\text{side}}}
{\omega_{\text{back}}}
\right)
]
と表せます。
ここで重要なのは、スピンアクシスの傾きは、横方向の回転成分だけでは決まらないことです。
同じ横方向の回転成分が存在していても、バックスピン成分が大きければ、軸の傾きは小さくなります。
逆に、バックスピン成分が小さければ、少しの横方向成分でも、軸は大きく傾きます。
同じ500回転でも、意味は同じではない
たとえば、横方向の回転成分が500rpmだったとします。
バックスピンが2,000rpmなら、
となり、スピンアクシスの傾きは約14度です。
一方、バックスピンが5,000rpmなら、
となり、傾きは約6度です。
さらに、バックスピンが8,000rpmなら、傾きは約4度まで小さくなります。
横方向の回転成分は、すべて同じ500rpmです。
しかし、バックスピン量が違うだけで、スピンアクシスの傾きは大きく変わります。
つまり、
横方向の回転が同じ量だけ生じても、総スピンの中で占める割合が違えば、ボールの曲がり方は同じではない
ということです。
ロフトが大きいほど、バックスピン成分が強くなる
一般に、ロフトが大きいクラブほど、ボールには大きなバックスピン成分が与えられます。
もちろん、実際のスピン量は、
- ボールスピード
- ダイナミックロフト
- アタックアングル
- 打点
- ボールカバー
- フェースとボールの摩擦状態
によって変化します。
しかし、ほかの条件が大きく変わらなければ、ロフトの大きいクラブほど、回転ベクトルのうちバックスピン方向の成分は大きくなります。
そのため、同じ大きさの横方向成分が生じても、スピンアクシスは傾きにくくなります。
低ロフトのドライバーでは、総スピン量が少ないため、少しの横方向成分でも、スピンアクシスは大きく傾きます。
一方、ロフトの大きいアイアンやウェッジでは、バックスピン成分が大きいため、同じ横方向成分が存在しても、スピンアクシスの傾きは小さくなります。
これが、高ロフトクラブほど曲がりにくく見える理由の一つです。
直進性には二つの段階がある
ここまでの話を整理すると、ロフトが大きくなることで直進性が上がる理由は、二段階あります。
一つ目は、インパクト時の問題です。
ロフトが大きくなると、同じフェース開度でも、ボール重心から見た左右方向のコンタクト偏位が小さくなります。
その結果、左右方向へ回そうとする作用腕が短くなり、z軸まわりのトルクが小さくなりやすい。
つまり、
そもそも横方向の回転成分を生みにくくなる
ということです。
二つ目は、ボールが飛び出した後の問題です。
仮に横方向の回転成分が生じても、ロフトが大きいクラブでは、バックスピン成分が大きくなります。
そのため、横方向成分の割合が小さくなり、スピンアクシスの傾きも小さくなります。
つまり、
生じた横方向成分が、弾道の曲がりとして現れにくくなる
ということです。
高ロフトクラブは、
- 横方向の回転を作りにくい
- 作られた横方向の回転も、軸の傾きとして現れにくい
という二重の構造を持っています。
ドライバーとウェッジでは、同じフェース誤差でも結果が違う
たとえば、ドライバーとウェッジで、フェースとパスの関係に同じ大きさの誤差があったとします。
クラブ側の角度差だけを見れば、同じ誤差です。
しかし、ボール側では結果が異なります。
ドライバーでは、
- ロフトが小さい
- 左右方向のコンタクト偏位が大きくなりやすい
- 総スピン量が少ない
- 横方向成分の割合が大きくなりやすい
- スピンアクシスが大きく傾きやすい
という条件が重なります。
一方、ウェッジでは、
- ロフトが大きい
- 左右方向のコンタクト偏位が小さくなりやすい
- バックスピン成分が大きい
- 横方向成分の割合が小さい
- スピンアクシスが傾きにくい
という条件になります。
つまり、同じクラブ側の角度誤差でも、
ボールにとっての意味は同じではない
ということです。
ここでも、見えている角度だけで現象を判断することの限界が見えてきます。
スピンアクシスは原因ではなく、結果である
弾道計測器には、スピンアクシスが何度傾いたか表示されます。
しかし、スピンアクシスがボールを曲げた原因なのでしょうか。
より正確には、スピンアクシスは、
- ボールのどこに力が加わったか
- どの方向のトルクが生じたか
- バックスピン方向と横方向へ、どのように角運動量が配分されたか
というインパクトの結果です。
つまり、スピンアクシスは、原因そのものではありません。
ボールが受け取った回転ベクトルを、飛び出した後に表したものです。
この違いは重要です。
一般的な説明では、
フェースとパスの差があるから、スピンアクシスが傾いた
とされます。
実用的には、それで弾道を予測できます。
しかし、実際にボールが受けたのは角度差ではありません。
ボールは、フェース角やクラブパスという数字を読み取って回転したのではありません。
ボールのある位置へ、ある方向の力が加わり、その結果として角運動量を受け取りました。
フェースとパスの差は、その接触状態を作るクラブ側の条件です。
スピンアクシスは、そこから生まれたボール側の出力です。
総スピン量だけを見ても、曲がりは分からない
ゴルフでは、スピン量が多い、少ないという話がよくされます。
しかし、総スピン量だけでは、ボールがどれだけ曲がるかは分かりません。
たとえば、総スピンが6,000rpmでも、その軸がほぼ水平なら、弾道は大きく曲がりません。
反対に、総スピンが2,000rpmでも、軸が大きく傾けば、ボールは大きく曲がる可能性があります。
重要なのは、総量だけではなく、
どの方向の回転として配分されたか
です。
スピン量は角運動量の大きさ。
スピンアクシスは、その角運動量の向き。
この二つを合わせて初めて、ボールの空中での動きを考えることができます。
高ロフトクラブの方向性を、ボール側から見る
一般には、ショートアイアンやウェッジの方向性がよい理由として、
- シャフトが短い
- スイングが小さい
- ヘッドスピードが遅い
- フェース管理がしやすい
と説明されます。
もちろん、これらも重要です。
しかし、ボール側から見ると、さらに二つの理由が加わります。
第一に、ロフトが大きくなることで、同じフェース開度でも、左右方向のコンタクト偏位が小さくなること。
第二に、バックスピン成分が増えることで、同じ横方向成分が存在しても、スピンアクシスの傾きが小さくなること。
つまり、高ロフトクラブは、
インパクト時にも、飛球中にも、左右方向の誤差が拡大しにくい
という構造を持っている可能性があります。
直進性とは、曲がらないことだけではない
ここでいう直進性とは、単に空中でボールが曲がらないことだけではありません。
- 初期方向が大きくずれない
- スピンアクシスが大きく傾かない
- 横方向の空力が小さい
- 狙った範囲に着弾しやすい
という一連の安定性です。
ロフトが大きいクラブでは、
まず、コンタクトポイントの左右方向の偏位が小さくなり、初期方向への影響が抑えられる。
さらに、バックスピン成分が大きくなることで、スピンアクシスの傾きも抑えられる。
その結果、打ち出しから着弾まで、左右方向への誤差が拡大しにくくなります。
見えるスピンと、見えない力の配分
弾道計測器には、
- 総スピン量
- スピンアクシス
- 曲がり幅
が表示されます。
しかし、それらはすべて、インパクト後にボールへ残った結果です。
その前に、
- ボールのどこへ接触したのか
- どの方向へ力が加わったのか
- どの方向の角運動量が作られたのか
- バックスピン成分と横方向成分へ、どのように配分されたのか
という見えない過程があります。
スピンアクシスを見るということは、単に結果の角度を見ることではありません。
その角度の背後で、ボールがどのような力を受け取ったのかを考えることです。
次回は、ロフトというフェース姿勢だけでなく、クラブヘッドの進入方向、つまりアタックアングルが変わると、ボール側の実効コンタクト位置と方向性がどのように変化するのかを考えます。
プロがピンを狙う場面で、なぜダウンブローを強めることがあるのか。
その理由を、スピン量だけではなく、ボール重心に対する作用点とトルクから見直していきます。