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写真によるヘール・ボップ彗星軌道図作成実習
高 校 地 学 写真によるヘール・ボップ彗星軌道図作成実習 北海道札幌星園高等学校 杉 山 剛 英＊ 目 的 教材・教具の製作方法 生徒の天文に対する興味は大きいものがあるが、見 かけの運動と実際の運動との関係がよくつかめない生 徒が多く、難しいというイメージを持っている。しか し、それは天体観測を疑似体験させ、太陽を中心に天 体の動きを教えることによっておおむね解決する。本 実習は 1997 年春に来訪したヘール・ボップ彗星を題 材に、天体観測疑似体験を筆者が撮影した写真を使っ て行い、彗星の尾と太陽の位置関係、宇宙での彗星の 移動、彗星の見え方と地球の丸さの関係、そして彗星 そのものの素晴らしさを体験考察することを目的とし ている。 Ⅰ．彗星撮影 概 要 Ⅰ．ヘール・ボップ彗星について 1995 年に木星軌道付近で発見された新彗星である。 氷とちりの中心核は直径 40km と推定され、ハレー彗 星の 4 倍である。太陽に最接近した 4 月 1 日前後は、 長さ 2 億 km 以上の尾を形成した 300 年に 1 度の大彗星 である。通常の彗星は火星軌道付近で尾を形成し始め るが、本彗星は木星軌道で形成していたことで世界が 注目した。青く見える軽いガスの尾は太陽風にほぼ真 っ直ぐ吹き流されている。写真では青い尾の先に太陽 が沈んでいる。白い尾は重いちりの尾で、軌道上にや や置いていかれるように曲がって吹き流される。今回 は地球軌道に接近するほど両者の角度は開いていく。 次回の来訪は 2400 年後と推定される。 Ⅱ．実習概要 天体観測は夜でなければできない。また、指導者が いない状況では星図を渡しても生徒の独力によって星 を探すことは難しい。天文学習の一番の問題は実体験 を伴わせられないことにある。本実習は 1997 年 3 月 20 日から 5 月 2 日の期間で 11 回の撮影を行い、その写真 セットを生徒 1 人 1 人に与え、そこに写っている膨大 な星と星図を照らし合わせ、トンボーの冥王星探査よ ろしく移動経路図を作成し、尾の角度の変化を観察し て太陽との位置関係を考察し、朝夕における尾の見え 方の違いから地球の丸さを実感するものである。 ＊ 撮影場所は札幌市郊外の当別町を中心としている。 撮影カメラはオリンパス OM-1｛50mm 標準レンズ固 定撮影、F=1.8｝ 、フィルムは ISO400 ∼ 800、露出 30 ∼ 50 秒である。肉眼で見た彗星は写真以上のものであり、 夜空が燃えるように広がった長大な尾は今も筆者の目 に焼き付いている。 Ⅱ．生徒用教材 11 枚の写真をそれぞれ 41 枚焼き増しし、順にアル バムに貼り 41 組作る（写真 1）。ステラナビゲーター でヘール・ボップ彗星と太陽系の軌道図（図 1）と星 図（図 2、4 月 10 日の 15 時頃の西空）、ワープロで 3 月 20 日頃の地球と彗星（図 3）を作成する。実際は太陽 も星座の中を移動しているが、前後 20 日程なので無 視してもさほど影響はない。 学習指導方法 2.5 時間の実習として以下の順に行う。 Ⅰ．彗星軌道図に尾を書き入れる（図 1） 太陽との位置関係からイオンガスの尾とちりの尾を 作図させる。この時、地球軌道付近では尾の間隔が広 がることに気づかせる Ⅱ．移動経路図作成（図 2） 写真に写っている星（写真 2）と星図を見比べて彗 星の位置と日付、2 本の尾の角度を記録させ移動経路 図を作る。この時、同じ写真を OHP で指示して見つ けるポイントを説明するとよい。生徒同士で相談をさ せるのもよい。太陽系の惑星軌道面も書かせ、5 月 1 日に降交点を通過していることを確認する。実習øで 作図したものと見比べ、ほぼ同じであることを認識さ せる。ただし、観測者がいる地球も動いているので若 干角度が違って見えることを説明するとより感動が増 す。また、夕方の空は太陽系を斜めに見ているという 意識を持たせる。パソコンで合成した画像を OHP で 投影し、太陽と尾の位置関係が理論通りであることを 示す。 すぎやま よしひで 北海道札幌星園高等学校 教諭 〒 064-0808 札幌市中央区南 8 条西 2 丁目 5-74 @（011）511-4561 E-mail [email protected] 25 Ⅲ．朝と夕とでの見え方の違い（図 3） 3 月 20 日頃には彗星は朝と夕に見えているが、尾の 方向が約 90 度違って見える（朝は垂直、夕は水平に 近い）。これは地球が丸く、春分の日付近で札幌が北 緯 43 度にあることに原因がある。このことを作図し て考えさせる。さらに発泡スチロール球で作った地球 の札幌の位置に爪楊枝をさしたモデルを OHP の太陽 光にかざして回し、実感する。 写真 1 実習の様子 写真 2 26 97 年 3/20 ∼ 5/2 のヘール・ボップ彗星 実践効果 図 1 パソコンによる彗星軌道図 授業後に行ったアンケートを抜粋して実践効果とす る。 ・尾の角度が日によってどんどん変化して広がってい くのがすごかった。理論と実際が合っていた。 ・写真に写っているすごい数の星から星図の星を見つ け出すのは本当に大変だった。トンボーの努力は偉 大だと思った。 ・当たり前だけど星図の通りに星があって少し感動。 ・この目で見たかった。ちゃんと線状に動いていてす ごかった。こんな大彗星を写真やプリントで知れて 良かった。 ・地球の丸さと彗星の尾の見え方が関係しているとは 思わなかった。難しかったけど、よくわかった。 ・今度この様な彗星が来たら必ず自分の目でみたい。 その他補遺事項 図 2 彗星移動経路図 ・研究の過程 この実習のきっかけは 1997 年 1 月に行われた研究会 の講演である。札幌市青少年科学館の学芸員の方から 前年の百武彗星の写真と撮影法紹介があり、特別な装 備がなくても手軽に撮影できることがわかり、実際に 撮影してみたのである。3 月 20 日早朝に写した彗星の あまりの雄大さと美しさに感動し、撮影可能な 5 月 6 日まで晴れ間を探しては撮影に出かけたのである。最 初は教材にしようとの考えは無かったが、その 1 年後 に本実習を発案した。まずは教師が感動することが、 生徒も感動する教材を開発実践する第一歩であると改 めて実感した。 ・筆者のホームページ 「杉山剛英の科学実践」 URL:http://www4.justnet.ne.jp/∼ barkhorn 参考文献 ステラナビゲーター forWin95 {アストロアーツ社} 図 3 彗星の見え方と地球の地面の関係 27