カテゴリー「理科教育」の19件の記事

2021年3月17日 (水)

東京ドーム1個分って?|東京ドームがオープン(1988年3月17日)

 1988年3月17日、後楽園球場の代替球場として建造された東京ドームのオープニングセレモニーが行われました。東京ドームは空気膜構造屋根を有する日本初の全天候型多目的スタジアムで真っ白い卵のように見えることから「BIG EGG」と呼ばれました。「

 「BIG EGG」という愛称は長らく親しまれましたが、2000年1月1日に水道橋あたりの名称が「ビッグエッグシティ」から「東京ドームシティ」に変更となった時点で廃止されています。

 さて、ものの大きさを表すのによく東京ドーム何個分という表現が使われます。東京ドーム1個分とはいったいどれぐらいなのでしょうか。

Photo_20210312180801
東京ドーム
Copyrigh by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism of Japan

 東京ドームのデータを見てみましょう。

 建築面積は46,755平方メートルです。これは一辺の長さが216メートルの正方形に相当します。坪数にすると14,168坪で、畳28,336枚分になります。東京ディズニーランドは面積が510,000平方メートルですから、東京ドーム11個分の広さということになります。

 また、東京ドームの容積は1,240,000立方メートルです。これは1辺の長さが107メートルの立方体に相当します。渋谷区道玄坂の地上21階立てのオフィスビル「渋谷ソラスタ」の高さがちょうど地上107メートルです。

 世界で消費されているビールの総量は189,054,000 立方メートルですから、世界で1年間で消費されるビールの量は東京ドーム152個分ということになります。また、日本で消費されているビールの量は4,869,000 立方メートルなので東京ドーム4個分ということになります。 

人気ブログランキングへ

| | | コメント (1) | トラックバック (0)

2021年1月22日 (金)

太陽と月の見かけの大きさは同じ

 太陽の直径は1,392,000 km、月の直径は3,474.8 km、太陽の大きさは月の400倍もあります。しかし、地球から太陽と月を見たとき、それらの見かけの大きさはほとんど同じに見えます。次の写真は太陽と月を同じ倍率で撮影したものですが、ほとんど同じ大きさに写っています。

太陽と月の見かけのお大きさ
太陽と月の見かけのお大きさ

 これは近くの物体は大きく見えて、遠い物体は小さく見えるという、私たちが日常経験していることから説明することができます。私たちは物体の大きさを、物体からやってきて眼に入る光の角度で認識します。そのため、同じ大きさの物体でも、近いところにあるときは角度が大きくなり、遠いところにあるときは角度が小さくなります。

 地球から太陽と月までの距離、太陽と月の直径から、太陽と月の見かけの大きさ(視直径)は約0.5度と求めることができます。地球と太陽と月の位置関係から、地球から見たときの太陽と月の見かけの大きさは同じになるのです。

 この視直径の求め方はココログ 光と色と「太陽と月が同じ大きさに見える理由」に図と式で解説してありますので、興味のある方は是非ご一読ください。

人気blogランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2020年11月 8日 (日)

エックス線の発見(1895年11月8日)

 健康診断や病院の検査でおなじみのレントゲン写真。肺や胃などの内臓、骨折、虫歯の状態など、体の内部の様子を確認することができます。レントゲン写真の撮影にはエックス線(X線)と呼ばれる電磁波を使います。エックス線は物質を透過する性質があるため、ものの内部の様子を確認することができます。その様子を撮影したものがレントゲン写真です。

 エックス線は1895年11月8日にドイツの物理学者ヴィルヘルム・レントゲンによって発見されました。 発見者の名前に因み、エックス線による写真がレントゲン写真と呼ばれるようになりました。

ヴィルヘルム・レントゲン
ヴィルヘルム・レントゲン

 レントゲンはもともとエックス線の発見を目的とした実験をしていたわけではありません。当時、レントゲンは真空放電や陰極線の研究をしていました。真空のガラス管の両端に電極を取り付け、高い電圧をかけると、ガラス管壁が発光します。この実験装置をクルックス管(真空放電管)と言います。クルックス管の陰極から飛び出し来るものがガラス管壁を光らせていると考えられ、陰極線と呼ばれるようになりました(陰極線の正体は1897年に電子であることが突き止められています)。

 レントゲンがクルックス管に高電圧をかけて陰極線を発生させているとき、近くに置いてあった蛍光紙(シアン化白金バリウムの紙)が暗く光っていることに気がづきました。クルックス管は黒い紙で覆われており、光が漏れていないのに蛍光紙が光ったのです。レントゲンはクルックス管の内部から黒い紙を通り抜けて未知の放射線が出ていると考え、これをエックス線と名付けました。レントゲンはエックス線の実験を重ね、エックス線が1000ページを超える分厚い本、ガラス、薄い金属箔を透過するが、鉛の板は透過しないこと、磁場の影響を受けないことなどを突き止めました。また写真乾板を用いることにより、エックス線で手の骨の写真を撮影することに成功しています。

 レントゲンはエックス線の発見と研究の成果により、1901年にノーベル物理学賞を受賞しました。ノーベル賞は1901年が第1回目でしたから、レントゲンはノーベル物理学賞を世界で初めて受賞した科学者にもなったのです。 

 レントゲン写真が撮れる仕組みを簡単に説明しましょう。エックス線はすべての物質を透過するわけではありません。エックス線が透過したところは黒く映り、透過せずに吸収されたところは白く映ります。たとえば、骨はエックス線を吸収するため、レントゲン写真では白く映ります。肺は空気が多量に含まれているので、黒っぽく映りますが、肺炎などにかかると、炎症が生じている部分が白い影となって映ります。

レントゲンが撮影した妻の手のレントゲン写真
レントゲンが撮影した妻の手のレントゲン写真

 エックス線は普通のレントゲン写真のほか、体内を輪切り状に撮影するCT(Computed Tomography、コンピューター断層撮影法)にも使われています。空港の手荷物検査にも利用されていることは良く知られていると思います。また、DNAの分子構造がわかったのもエックス線のおかげです。エックス線をDNAに当てたときに生じる回折現象(波が障害物のうしろに回り込む現象)を調べたたところ、DNAが二重螺旋構造をしていることがわかったのです。このようにエックス線の人類と医療への貢献は計り知れません。

 さて、今ではエックス線は電磁波の一種の電磁放射線であることがわかっています。その波長の範囲は10-8~10-12 nm(1 mの1億分の1~1兆分の1)です。ところで、同じ電磁放射線のガンマ線(γ線)にはエックス線と同じ波長のものがありますが、エックス線とガンマ線の違いは波長ではなく、その発生の仕組みの違いです。エックス線は原子核の周囲の電子の状態の変化によって発生し、ガンマ線は原子核の内部の状態の変化に伴って発生する電磁放射線です。

人気ブログランキングへ

 

| | | コメント (0)

2013年3月 3日 (日)

元素記号マグカップ

何か面白いマグカップがないかなと思って探していたら、元素記号が表示されたマグカップを見つけました。原子番号、元素名、元素記号が表示されています。周期表のネクタイをもっているのですが、これも、なかなか面白いです。

61vxjxoyzl__aa1099_
商品の説明

お茶を飲んでいるだけなのになんだか頭が賢くなるマグカップ。元素記号名とイラストがデザインされています。元素記号名が覚えられるマグカップ。容量も大きめなので、お茶を飲みながらゆっくりお勉強が出来ます。お子様のお勉強にも、雑学がお好きな方にオススメするマグカップです。また、可愛いパッケージ付きなので、パーソナルギフトとしても最適です。【特 長】◆使っているだけでお勉強が出来てしまいます。◆プレゼントとしても最適です。◆電子レンジ・食洗器対応。

 

製品概要・仕様

  • メーカー型番:DM2578
  • サイズ:81×81×H89mm
  • 本体重量:260 g
  • 素材・材質:ニューボン
  • 原産国:日本

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2012年2月 8日 (水)

オゾン層からオゾンが落ちてこない理由

■大気中の重い気体は落ちてくるのか

 オゾンは原子量が16の酸素原子3つからなる分子なので分子量は48です。一方、空気の平均分子量はおよそ29ですから、オゾンと空気を比べるとオゾンの方が重たいことになります。

 空気の主成分は窒素と酸素ですが、空気には空気の平均分子量より重たい気体もたくさん含まれています。例えば、二酸化炭素は分子量が44で空気の平均分子量より重い気体です。ですから、ボンベなどから二酸化炭素の気体をゆっくりと空気中に放出すると、二酸化炭素は下の方にたまります。

 自然界において、二酸化炭素の発生源の多くは地表付近にあります。ですから、発生した二酸化炭素のほとんどが地表付近にたまりそうです。しかし、空気は対流しているため、二酸化炭素はすぐに拡散して空気と一様に混ざってしまいます。ですから、二酸化炭素は下に落ちてきません。

 しかし、大気全体で考えると、二酸化炭素が空気中の他の気体よりも重い効果が出ています。大気中の二酸化炭素の濃度を高度ごとに調べてみると、どの高度でも二酸化炭素は大気中に一様に混ざっていますが、高度が高くなるほど、二酸化炭素の割合がだんだん少なくなります。これは二酸化炭素が他の気体に比べて重いためです。

■オゾンが落ちてこない理由

 オゾンの分子量も空気の平均分子量よりも大きいので、二酸化炭素と同様な理由で落ちてきません。しかし、大気中のオゾンの濃度を高度ごとに調べてみると、オゾンは成層圏の高度10~25 kmに最も多く存在し、それよりも上層や下層の高度では少なくなります。これは二酸化炭素の分布とは明らかに異なります。

 実はオゾンの場合は重さだけに着目すると、オゾンが大気中にそのように分布する理由が見えてきません。

 そのような分布になるのは、オゾンが成層圏の上部で生成し、下部で分解しているからです。

 成層圏の上部では、酸素分子が波長240 nm以下の紫外線で酸素原子となります(1)。その酸素原子が酸素分子と反応し、オゾンとなります(2)。Mは反応で生じるエネルギーを受け取る物質です。一般には大気中の窒素分子や酸素分子がその役割をします。

オゾンの生成
  •  + hν → O + O      (1)
  • O+ O + M → O + M  (2)

 生成したオゾンは重たいので成層圏の下の方へ落ちていくことになりますが、成層圏の下部では、オゾンが波長320
nm以下の紫外線で酸素原子と酸素分子となります(3)。そして、生成した酸素原子がオゾンと反応し、酸素分子となります(4)。

オゾンの分解

  • O3 + hν → O + O2   (3)
  • O + O3 → 2O2        (4)

 このように、オゾンは成層圏の上部で生成されますが、成層圏の下部で分解して酸素になります。

 オゾン層はオゾンがたくさん存在していると同時に、オゾンが生成・分解しているところです。ですから、成層圏にあるオゾンは地表に落ちてきません。

Mechanism of Ozone Formation and Ultraviolet Absorption

人気ブログランキングへ

| | | コメント (1) | トラックバック (0)

2012年2月 7日 (火)

A is for ATOM

 1952年にアメリカの電力会社ゼネラル・エレクトリック(GE)社が原子力発電推進のために製作した広報映像です。A is for ATOMは、すべては原子力から始まるという意味です。

A Is For Atom (1952)

 映像は原子爆弾のキノコ雲から始まり、原子の時代が始まったと。そして、またキノコ雲が出てきて、この力を理解する時が来たと。キノコ雲が原子力がみなぎる巨人になります。

 そして、物質が原子からできていること、ドクター・アトムによる原子の構造の説明が始まり、やがて核分裂の説明となります。

 そして、巨人が世界中に送電線を張り巡らせていくという展開になっています。

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2011年9月18日 (日)

テレビ石

テレビ石は英名でウレキサイト(和名で曹灰硼石:そうかいぼうせき)というホウ酸塩鉱物です。化学式はNaCaB5O6(OH)6・5H2Oです。

ウレキサイトは北米の西海岸の乾燥して塩湖で発見されます。透明な繊維状結晶が平行に整列した集合体で、ひとつひとつの繊維状の結晶が光ファイバーと同じ働きをするため、文字の上に置くと、結晶表面に文字が浮き上がったように見えます。このことからテレビ石(TV rock /TV stone)と呼ばれています。

Photo

このテレビ石はアマゾンで購入したものです。上の写真で浮き上がって見えているとは言えませんね。

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2011年9月11日 (日)

たのしい理科の小話事典 中学校編

たのしい理科の小話事典 中学校編

内容説明
授業・実験・観察中の語り聞かせに最適な「小話」集。各テーマ1ページ読み切りで展開し,すぐに使える良質の小話を厳選。

内容(「BOOK」データベースより)
理科の授業で大活躍!授業・実験・観察中の語りかけに。学習意欲を伸ばす良質の「理科の小話」178項目を収録。

単行本(ソフトカバー): 191ページ
出版社: 東京書籍 (2011/8/24)
言語 日本語
ISBN-10: 4487805414
ISBN-13: 978-4487805419
発売日: 2011/8/24
商品の寸法: 25.6 x 18.2 x 1.6 cm

目次

はじめに 2

Ⅰ 生物―― 生命 7
タンポポはどうやって増えるの? 8
イチジク類の中にハチが入っているって本当? 9
木のてっぺんまで水を吸い上げる力の秘密 10
モモの一本の溝に隠されたヒミツ 11
水中に生えているオオカナダモって花が咲く? 12
イチョウの精子を日本人が発見した! 13
陸上植物のルーツをたどる 14
分類学の父、リンネ 15
研究に使われるコケ 16
シダ植物の前葉体ってどんなもの 17
聞くだけではない耳のはたらき 18
高機能な目の作り 19
よく噛むと甘いわけ 20
食べただけならまだ体外 21
血液はどんなはたらきをしているの? 22
安全に生活するための反射 23
最大の細胞・最小の細胞 24
骨も細胞からできているの? 25
木の幹は死んだ細胞からできてるって本当? 26
ガン細胞って、どんな細胞? 27
色々な動物の心臓 28
無脊椎動物にはどんな種類があるの? 29
ミミズの生活 30
生きた化石シーラカンス 31
微妙な生物カモノハシ 32
始祖鳥と鳥類 33
相同器官と相似器官 34
ダーウィンの予言 35
生命の上陸を助けたオゾン層 36
人間の生活と家畜 37
有性生殖と無性生殖 38
スゴイ!!iPS細胞 39
遺伝子って、どんなもの? 40
優性・劣性、どう違う? 41
突然変異はなぜ起こる 42
血液型を変えることはできるの? 43
DNA鑑定って、どうやるの? 44
遺伝子組換え食品って危険なの? 45
砂漠を緑に変えるには 46
生命を支える生物多様性 47
キノコは植物なの? 48
栽培のシイタケはあるが、マツタケは? 49
もし菌や細菌がいなければ 50
生物濃縮 51
帰化植物の脅威 52
日本最大の鳥タンチョウに迫る危機 53
レッドリストが警告する生命の危機 54

Ⅱ 化学 ―― 粒子 55
卵は砂糖水に浮くの? 56
人の体の平均密度は? 57
アンモニア噴水が起こる正しい理由は? 58
一酸化炭素中毒の恐怖 59
初めて使われた本格的な毒ガス兵器は塩素 60
二酸化炭素を発生する入浴剤は体にいいの? 61
気体の分子はばらばらビュンビュン 62
有機物と無機物って、どう違うの? 63
身近なプラスチックにはどんな種類があるの?  64
ペットボトル症候群~濃度の計算から考えてみよう? 65
1ppmって、どのくらいの濃度? 66
海は偉大な溶液 67
一円玉は何個の原子からできているの? 68
メンデレーエフと周期表 69
日常生活で使われる中和 ~こんにゃく、温泉、洋紙 70
使い捨てカイロとくり返し使えるカイロの違い 71
たたら製鉄って何? 72
温める駅弁はどんな仕組みになっているの? 73
折ると光るブレスレットの仕組みは? 74
原子量ってなに? 75
原子の構造と原子核 76
イオンが+や-になるにはきまりがあるの? 77
塩の仲間はイオンでできた物質 78
マイナスイオンって何? 79
アルミニウムは電気の缶詰めと言われるのはなぜ? 80
一人で6つの元素を発見した科学者デービー 81
pHの意味は? ~水素イオンの濃度とpHの関係 82
アルカリイオン水の正体 83
光触媒でどんなことができるの? 84
紙オムツが多量の水を吸収できるしくみは? 85
ファインセラミックスとはどんな材料? 86
なぜ炭素繊維は強いのか 87

Ⅲ 地学―― 地球 89
火山灰が世界中の飛行機を止める 90
シラスは1回の噴火による堆積物 91
空から泥が降る(降灰の実際、鹿児島での桜島の降灰) 92
地震の履歴書(活断層を探る) 93
地層の中のしま模様 94
地層の厚さと時間 95
砂泥互層の意味すること 96
坂が急になれば断層 97
べリンガー事件(化石とは、昔の考え) 98
地層の硬さは時間に比例? 99
微化石がおもしろい(花粉が化石になる) 100
足跡を見る(恐竜の足跡) 101
校庭でも校舎の中でも受ける大気圧は同じなの? 102
1気圧で支えられる水銀や水の高さは? 103
あれは霧、これも霧、これは霧か、雲なのか? 104
眠れない夜に聞こえる音 105
日本の天気のサブキャラクター 106
偏西風にのって-地球規模の大気の循環― 107
宇宙に咲いたひまわりの花 108
夫婦げんか注意報発令中! 109
明かされる意外な真実!からっ風が寒いわけ 110
“やませ”も“ジブリ”も風の名前 111
稲妻は稲のヨメ?あながち外れてない話 112
冥王星はどうして惑星じゃないの? 113
遠い将来でも、星座の形は変わらないの? 114
将来地球は太陽に飲み込まれるって本当? 115
ヒートアイランドはなぜ起きるの? 116
結構、数ある冴えたやりかた 117
世界は神の子とツンデレっ娘に踊る? 118
4Rとは 119
持続可能な発展とは 120
循環型社会とはどのような社会か 121

Ⅳ 物理―― エネルギー 123
重力と質量 124
重力とは何か? 125
本当はよくわからない摩擦の話 126
アーチ構造はなぜ強い 127
圧力の単位になったパスカルってどういう人? 128
鋭い針がびっしりの剣山に乗っても大丈夫? 129
刃物の切れ味(包丁とはさみ) 130
どうして深海魚は浅い海にくると死んでしまうの? 131
スプーンの内側に顔が逆さまに映るわけ 132
透明な氷をかき氷にするとどうして白くなるの? 133
茶碗の中の箸が曲がって見えるのはなぜ?  134
どうしてものが見えるの? 凸レンズと眼の仕組み 135
虫めがねでどうしてものが拡大して見えるの? 136
メガネはどういうはたらきをするの? 137
小さな穴を開けたボール紙でどんな影ができる? 138
虹はどうしてできるのか? 139
光を混ぜ合わせたらどうなる? (光の三原色) 140
電波、紫外線、赤外線も光の仲間なの? 141
音波ってどんな波?(音の基本的な話) 142
ドレミファソラシドは何が違うの? 143
音の速さはどれぐらい? 144
超音波ってなに? 145
静電気と電子の関係って、どうなっているの? 146
水や金属でも静電気がおきるの? 147
真空放電のしくみ 148
電流の正体は何? 149
コンセントの電圧は乾電池の約66倍 150
電気代を減らすには? 151
100Wと40Wの電球、明るいのはどちら? 152
アルミの筒に強力磁石を落とすと? 153
1回使うと壊れる最強の電磁石 154
火がないのにどうしてなべが熱くなるの? 155
直流と交流は何が違うの? 156
交流で送電されているのはなぜ? 157
速度はどうやって測るの? 158
人間が感じるのは、速度?加速度? 159
そのとき車内の風船はどう動く? 160
地上で無重力状態を体験するには? 161
宇宙ステーションの中はなぜ無重力なのか? 162
無重力で腕相撲をすると? 163
空気抵抗の話 164
仕事とエネルギーは一つのコインの裏表 165
エネルギーをはかる単位 166
エネルギーの目でジェットコースターを見る 167
当てた玉の数だけ飛び出す衝突球 168
エネルギー使ったあとは熱になる 169
永久機関は永久不可能 170
冷蔵庫はクーラーの替わりになるの? 171
炎のように熱い息と、氷のように冷たい息のはき方 172
太陽光の利用 173
風の持つエネルギーと風力発電 174
使ってもなかなか減らない核エネルギー 175
熱から電気を作る 176
放射能と放射線とは何だろう? 177
放射線に被曝するとは? 178
核分裂のエネルギーと原子爆弾 179
ハイブリッドカーのしくみは? 180
DVD、Blu-Rayに情報が記憶できるしくみは? 181
磁気切符には情報がどのように記録されているの? 182
非接触型ICカード乗車券のしくみとは? 183
LEDが光るしくみは? 184
光電池は何からできているの? 185
ナノテクノロジーとは? 186
有機ELとは 187
腕時計が時間を正確に刻むしくみは? 188
携帯電話が全国でつながるしくみは? 189
カーナビのGPSの位置測定のしくみは? 190

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2011年7月26日 (火)

消える水 高吸水性高分子を使ったマジック 

Science Magic 1 - Vanishing Water

定番のマジックですが、最後に透明なコップで種明かしをしてくれています。

コップの中が見えないだけで不思議に見えてしまうのがよく実感できます。

高分子吸収体の仕組みについては下記に解説をアップしてあります。

【関連記事】紙おむつや止水材が大量の水を吸収できる仕組み

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)

2011年6月14日 (火)

ペットボトルロケットの仕組み

 ペットボトルで作った水ロケットは水と空気だけで100m以上も飛んでいきます。水ロケットは図1のようにロケットの先端、水と空気が入る圧力タンク、羽、噴射口からなります。ペットボトルの胴体が,空気と水を入れるタンクになっています。圧力タンクの部分に水を入れて、自転車の空気入れで噴射口から空気を入れていきます。噴射口の栓が抜けると、水ロケットは勢いよく水を噴きだして飛んでいきます。どうして水と空気だけであんなに遠くまで飛ぶことができるのでしょうか。

 図2のように空の注射器の先に栓をして、ピストンをおしていくとどうなるでしょうか。ピストンをおすと注射器の中の空気がおし縮めらます。さらにピストンをおしていくと、空気もさらにおし縮められますが、同時にピストンをおす力を強くしていかなければなりません。これはおし縮められた空気がピストンをおし返しているからです。そのためピストンから手を離すとピストンは元に戻ります。このように容器に閉じ込められた空気はおされると体積が小さくなりますが、もとの体積に戻ろうとする性質があります。

Photo_2

 水ロケットの場合は、ピストンでおすかわりに、空気入れで圧力タンクに空気を送り込みます。圧力タンクには空気の逃げ道がありませんから、タンクの中の空気はおし縮められていき、次々と新しい空気が詰め込まれて行きます。

 おし縮められた空気はもとの体積に戻ろうとする力を蓄えていきます。そして、噴射口の栓を抜くと、おし縮められていた空気がいっきにもとの体積に戻ります。このとき空気がタンクの中の水を勢いよくおし出すのです。

 壁を手でおしたときに手がおし返されるように、何かに力をかけると力をかけた方もその分の力を受けます。これを作用・反作用の法則といいます。

 水ロケットの場合は、噴き出る水の力が水ロケットを飛ばす力になります。水がなくなると圧し縮められた空気が噴き出しますが、これも水ロケットを飛ばす力になります。

 それでは圧力タンクに水をたくさん入れたらもっと飛ぶようになるでしょうか。水は容器に閉じ込めておしても、それほどおし縮めることはできません。ですから、水を入れすぎると、おし縮めることのできる空気の量が減り、水ロケットはあまり飛ばなくなります。

 実は水ロケットが飛ぶしくみは本物のロケットと同じです。本物のロケットは燃料ガスを噴き出しますが、何かを噴射して飛ぶという点では水ロケットも本物のロケットも同じなのです。

 水ロケットの実験を行う場合には、ペットボトルは炭酸飲料に用いられているものを使用します。炭酸飲料用ではないペットボトルは耐圧性がないので破裂する危険があります。

人気ブログランキングへ

| | | コメント (0) | トラックバック (0)