先週、ニューイングランド・ペイトリオッツがインディアナポリス・コルツを38点差で圧倒した後、「匿名のリーグ関係者」が、ペイトリオッツがフットボールの空気圧不足を指摘した。こうして「デフレートゲート」が生まれた。
今週日曜日のスーパーボウルでペイトリオッツがシアトル・シーホークスと対戦する中、デフレートゲート事件の論争は重くのしかかっています。そこでポピュラーサイエンスは、コンピューターシミュレーションを専門とするANSYSと提携し、このスキャンダルに関する新たな視点を提供しました。
規則では、フットボールは1平方インチあたり少なくとも12.5ポンドの圧力で膨らませる必要があるが、ペイトリオッツのハーフタイムのフットボールは10.5psiだった。これは重要な意味を持つ。なぜなら、空気量が少ないフットボールは、特に雨天時にはクォーターバックが掴みやすく、コントロールしやすいからだ。つまり、ペイトリオッツは有利になるためにフットボールの空気圧を操作した可能性がある。これは決して許されない行為だ。
心配しないでください。ボールがなぜそうなったのかという議論には、私たちはほとんど触れていません。（ペイトリオッツのビル・ベリチック監督は、天候とフットボールの乱暴な扱いが原因だと主張しましたが、一方でコルツのフットボールも同様の状況下ではあったものの、大きな圧力低下はなかったと指摘する人もいます。ビル・ナイ氏でさえ、全国放送でこの件について発言しました。）今のところ、NFLはこの件について公式な決定を下していません。
私たちが知りたかったのは、2ポンドの圧力がどれほどの違いをもたらすのかということです。空気が抜けたボールが、ペイトリオッツが対戦相手を圧倒できた理由を説明できるのでしょうか？
ANSYSは、流体力、熱効果、構造健全性などを組み込んだマルチフィジックスモデルを使用しました。このシミュレーションでは、フットボールの内外の温度、気圧、ボールの皮革やゴムの挙動などのデータを入力しました。そして、このシミュレーションを用いて、12.5psiのフットボールと10.5psiのフットボールの性能を比較しました。
グリップにはどの程度影響しますか?
クォーターバックがフットボールを投げる際、グリップが強ければボールはよりタイトなスパイラルを描くようになります。より正確で安定した投球が可能になります。では、2psiの違いでクォーターバックのグリップ力はどれほど変わるのでしょうか？
ANSYSの製品マーケティングディレクターであり、ピッツバーグ・スティーラーズのファンでもあるバリー・クリステンソン氏は、10.5psiのボールが通常のグリップでどれだけ変形するかをシミュレーションしました。彼とチームメンバーは、クォーターバックが指でボールを握る典型的な場所を調べることから始めました。
12.5 psi の圧力で膨らませたボールを握ると、次のように変形します (青は変形なし、赤は 0.32 インチの変形を意味します)。
今度は、10.5 psi のボールで同じグリップを見てみましょう。
あまり違いはありませんね？こちらは別の角度から見た図です。12.5psiのボールの断面です。
10.5 psi のボールの断面:
2つのシミュレーションはほぼ同じです。10.5psiのボールは0.02インチ（約1mm）ほど沈み込みます。クリステンソン氏によると、クォーターバックのグリップに大きな違いをもたらすほどではないとのことです。
「それがどのようなアドバンテージをもたらすのか、様々な議論が交わされていますが、今回のシミュレーションに基づくと、ペイトリオッツにそれほど大きなアドバンテージは与えられません。クォーターバックのグリップ力はほぼ同じになるでしょう。」
さて、もしボールの空気圧が例えば3ポンドか4ポンド低かったら、変形はもっと顕著になっていただろうとクリステンソン氏は言う。
空気圧が低いボールはどれくらい飛ぶのでしょうか?
フットボールが飛ぶと、その周囲に気流が流れ、ボールの後ろに低圧環境を作り出します。この低圧領域はフットボールを後方に引き込もうとします。完璧な螺旋を描くと、低圧領域（分離領域と呼ばれる）が小さくなり、ボールはより遠く、より正確に飛びます。一方、ボールが上向きに傾きすぎると（下のアニメーションの下半分を参照）、分離領域が大きくなり、ボールの飛行速度は遅くなります。
ANSYSのシミュレーションでは、2psiの空気圧の違いがペイトリオッツのフットボールの飛行にどのような変化をもたらすかが調査されました。その結果、10.5psiと12.5psiのボールは形状、空気の流れ、そして空気力学において同じであることが分かりました。つまり、いずれにせよ、ボールを正しく飛ばす責任はクォーターバックにあるということです。
問題は何か？
10.5psiのボールは、レシーバーの手から弾き飛ばされないほど柔らかいのだろうか？一言で言えば、ノーだ。レシーバーがボールをキャッチする様子を再びモデル化したところ、変形量は再びわずか0.02インチしかなく、クリステンソン氏によると、変化を生むほどではないという。
理想的には、実際のフットボール選手に12.5psiと10.5psiのボールを投げさせて、パフォーマンスに違いが出るかどうかでこれらの主張を検証したいところです。（もし一緒に遊べるプロのフットボール選手がいたら、ぜひ教えてください。）しかし、シミュレーションでは10.5psiのボールが試合結果に大きな違いをもたらさなかったことが示されています。コルツのタイトエンド、ドウェイン・アレンのツイートに呼応して、クリステンソンは「彼らは石鹸を使っていたとしても、それでも試合に勝っていただろう」と述べています。
こうした支援にもかかわらず、クリステンソンはシーホークスを応援するつもりだと語る。
訂正：2015年1月30日午後5時45分（米国東部標準時） ：以前の記事では、コルツがペイトリオッツがフットボールの空気を抜いたと非難したと報じていました。この非難の出所は現時点では不明です。
