(57)【要約】      （修正有）【課題】月の満ち欠けを体験的に理解でき、また月齢ごとの月の見える位置と時間帯を理解させるための学習装置を提供する。【解決手段】台紙中央に学習者の顔を容易に出せるサイズの穴７をあけ、その外側の円周上に半分を黄色、残り半分を黒色とした月を表すボール２１を複数個配置した。台紙の一方の外側に太陽を表すボール４を置き、月のボールは太陽側を黄色として配置する。観察者が顔を回すと、月齢３の位置の月は三日月に見え、月齢７．５の位置の月は半月に見える。また、中央の穴の位置に地球を表す円板を配置し、その円板の１つの場所に「自分」のラベルを張る。円板を回すことで、三日月においては「自分」が午後６時ころの日没から西の水平線近くにはっきりと見えるようになり、午後８時ころには水平線の下になり見えなくなることが分かるようになっている。こうして月齢により見える位置、時間帯が決まっていることを理解できるようにした。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
台紙の中央部分に直径１２ｃｍ以上の大きさの穴を開け、その外側の円周上に月に相当する複数個のボールを配置した装置において、
台紙は１枚の部材であるか、又は組合せ、または折りたたむことにより実質的に１枚の部材として機能するものであり、月に相当するボールの半分の面を黄色を含む明るい色とし、残り半分の面を黒を含む暗い色とし、月に相当する複数のボールの近傍に月齢とその通称名がある場合にはそれを表示し、月に相当する複数のボールを固定できる手段又は取り外し可能に固定できる手段を設けた月の満ち欠けの学習装置。
【請求項２】
台紙の中央部分に地球に相当する部材を配置し、その外側の円周上に月に相当する複数個のボールを配置した装置において、
月に相当する複数のボールの近傍に月齢とその通称名がある場合にはそれを表示し、台紙の中央部分の地球に相当する部材は回転可能な円板であり、その地球に相当する円板に観察者及びその西側、東側を表す文字やマークを設け、その地球に相当する円板と同軸に別の円板を配置し、その別の円板の半分には地球の昼と夜をイメージできる状態とした月齢ごとの月の見える位置と時間帯の学習装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】  本考案は、月の満ち欠けを体験的に理解でき、月齢ごとに月の見える位置と時間帯が決まっていることを理解させるための学習装置に関する。
【背景技術】  月の満ち欠けや月齢ごとの月の見える天空の位置と時間帯を児童や生徒の学習者に理解させることは天体や宇宙の理解に役立つだけでなく、科学に興味を持たせ、ひいては人類が自然環境と調和をとって産業を発展させていくことにつながる大切な課題である。ところがこれまでは、その学習教材として適切な装置がなかった。
これまでは、太陽に見立てた電球を置き、月に見立てたボールを手に持って地球の周りを回し、月に光の当たった形が地球から見える形として月の満ち欠けを説明していた。ところがその際、学習者が月のボールを適切な位置から見ることができないことが多く、学習者は月の見える形を理解できないことが多かった。多くの学習者にとって月の満ち欠けや月齢ごとの月の見える位置などは十分に理解されないまま難しい問題として残されていた。この状態を解決するためにさまざまな工夫がなされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２００６−３１３１８３号
【特許文献２】実用新案登録第３０５１２７６号
【非特許文献】
【非特許文献１】ケニス社の月の満ち欠け説明器、ＵＲＬ＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｎｉｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｅｄｕｃａｔｉｏｎ／ｐｄｆ／ｒｉｓｉｎ＿ｅ６．ｐｄｆ＞
【非特許文献２】こちら，ほるんの生活共同組合、月の満ち欠け体感模型、ＵＲＬ＜ｈｔｔｐ：／／ｂｌｏｇｓ．ｙａｈｏｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｍａ９ｓａ１４／５７２５７８６９．ｈｔｍｌ＞  特許文献１は、天体望遠鏡の垂直な取り付け支柱の周辺に円板を取り付け、その円盤の周囲に新月や三日月、半月、満月などの図柄を配置し、望遠鏡から見た月の形に円板上の月の形を合わせることでそのときの太陽光の当たり方を説明するものである。しかしこれは学習者にとってこの装置の仕組み自体を理解することが容易ではなく、満ち欠けの理解に役立つとは言い難いものであった。
特許文献２は、空を表した台紙の上に、太陽と月の満ち欠けを描いた回転盤を取り付け、回転盤を回すことで太陽の位置と月の満ち欠けを知ることができ、また月齢ごとの天空における月の位置を知ることのできるものである。しかしこれでは、なぜ月が満ち欠けして見えるのか、また月齢ごとの月の位置を実験することはできない。
非特許文献１は、地球の周りを太陽や月が回転するようになっており、プレートには月の満ち欠けが１３段階に分けて表示されている。これでは、月の半分にはいつも光が当たっているが地球からは月が満ち欠けしているように見えることを理解させるのは容易ではない。
非特許文献２は、台紙の上の円形上に、月を表すものとして青や緑色をしており半分を黒く塗りつぶした十数個のボールを円周上に配置したものである。すべてのボールの黒の面を、例えば左方向などの同じ方向として配置し、右から太陽光が当たっていると考える。そこで台紙中央に円形に切り抜かれた穴から学習者が顔を出して周囲を見渡すと、ある角度では黒い面だけが見えることで新月と理解され、それより少し隣を見ると黒が少なくなり青や緑の部分が三日月状に見えることで月が三日月になることを理解できるとしている。しかしながら写真にあるこの装置には案内的な説明文が１文字も書かれておらず、どちらが太陽側かもわからず、太陽側に月がある時が新月であるというようなことが分かり難い。またボールが物差しと共に写っている写真から分かるこの月のボールの大きさは直径約２ｃｍであり、ボールを並べた円周は直系約５０ｃｍである。このため、台紙中央の穴から顔を出してボールを見ると次のように目から約１８ｃｍの近さに月が見えることになる。
目とボールの位置＝（円周の半径２５ｃｍ）−（顔の前後の半径６ｃｍ）−（ボールの半径１ｃｍ）＝１８ｃｍ
このため近すぎて目の焦点が合わず、さらに視差のために左右の目によるボールの画像に違いが生じ月の１つの画像として明瞭に見ることができない。
さらに太陽光が当たる面の色も青や緑なのでボールを月として認識し難く、月の満ち欠けを説明する学習装置として完成されているとは言い難い。またこの装置では、月齢ごとに月の見える位置が決まっていることを理解させることはできない。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】  本考案の課題は、学習者が月の満ち欠けが生じることを体験的に理解でき、さらに月齢ごとの月の見える位置と時間帯を理解できるようにした装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】  本考案の課題の１つである月の満ち欠けを説明する為に、台紙の上の円周状に月を表す複数個のボールを配置した。ボールは月であることが分かるように半分を黄色や白色、ピンクまたはスカイブルーのような明るい色とし、残り半分を黒や濃い青で塗り潰すかまたはそのような色の半球のボールで被った形をしている。また、台紙の例えば右手の少し離れた位置に太陽を表すボールを配置する。円周状に配置したすべてのボールの黒い面を、太陽と反対側、例えば左方向に向けて配置する。そして太陽にもっとも近い月のボールの脇に「新月」と表示し、逆時計方向、つまり左隣の月のボールの脇に月齢と「三日月」などの通称名を表示する。
台紙の中央に顔を容易に入れられる程度の穴を切り抜いておく。学習者はそこから顔を出し月のボールを見ることができ、例えば月齢３のボールを見ると黄色い月の形が三日月に見える。つまりボールの半分には太陽光が当たっているのに見る角度によって三日月などに見えることを理解することができる。
本考案の次の課題である月齢ごとに月の見える天空の位置と時間帯が決まっていることを説明するために、中央の円形状の切り抜き部分に地球を表す一枚の円板を回転可能に配置し、円板の周囲の１つの場所に「自分」と表示しておく。この円盤の上に透明円板を配置し、太陽と反対側の半分は太陽光が当たらない夜であることを示すために黒の斜線を描いておく。地球を表す円板を回転させることで「自分」が日没後の短時間、西の空に三日月を見られることを理解させられる。
【考案の効果】  本考案の装置は、月の半分にはいつも太陽光が当たっているのに、地球から見ると月が満ち欠けして見えることを学習者が体験として理解することができる。また、月齢ごとに月の見える天空の位置と時間帯を理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案である月の満ち欠け学習装置を机に乗せ、学習者が穴から顔を出して月を見ている斜視図
【図２】本考案の月の満ち欠けの学習装置の上面図
【図３】本考案の月の満ち欠け学習装置の三日月を見ている学習者
【図４】月のボールの脇に張るラベルの例
【図５】ボールを台紙に取り付ける構造
【図６】台紙を円形とし分割可能とした月の満ち欠け学習装置
【図７】蝶番で結合した分割台紙を使った本装置
【図８】図７の台紙を２つ折りにした本装置の斜視図
【図９】図７の台紙を４つ折りにした本装置の斜視図
【図１０】月の見える位置が月齢と時間帯で決まっていることを説明する学習装置
【図１１】図１０の中央にある地球の説明のための図
【図１２】図１０の中央にある地球の上面図
【図１３】月の見える位置が月齢と時間帯で決まっていることの説明図
【考案を実施するための形態】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】  図１は本考案の学習装置を机に置いて利用している斜視図である。本装置はプラスチック製段ボールシートからなる台紙１の上に直径約８７ｃｍの円周状に月を表すものとして１２個の直径約７ｃｍのボール２１などを配置し、台紙上の例えば右手の、ボール２０から約５０ｃｍ離れた位置に太陽を表すボール４を置く。月を表す１２個のボールは、月であることが分かるように半分が黄色で、他の半分に黒色の半球のボールを被せた形をしている。なお黄色の代わりに白、ピンク、ライトブルーなどの明るい色にしてもよいし、必要な場合はそれ以外の色でも本考案の本質を損なうものではない。また、台紙はプラスチック製段ボールシートである必要はなく硬質スポンジ材でもよく、さらに紙や金属、木材などでも何ら問題はない。また太陽は必ずしもボールでなくても平面的な図柄や文字だけでもよい。
月のボールを配置する円周を約８７ｃｍにした理由を説明する。学習者が後で説明する台紙中央の穴から顔を出してボールを見た場合に焦点が合い、また視差が一定以下となるサイズにすることが必要である。健全な人の目において焦点が合うのは最低で約２０ｃｍである。また人の顔の前後の半径は子供であれば約６ｃｍである。また月のボールの半径は３．５ｃｍある。このため、下記の通り月の位置は台紙の中央から２９．５ｃｍ以上離れているのが好ましい。
（健全に目の焦点が合うために必要な最低の距離２０ｃｍ）＋（顔の前後の半径６ｃｍ）＋（ボールの半径３．５ｃｍ）＝２９．５ｃｍ。
半径２９．５ｃｍであるから円周の直径は最低約５９ｃｍ以上あることが好ましいことになる。しかし数メートルなどあまり遠方に離れているとボールが小さく見えることになり見やすいとはいえない。また、市販のプラスチック製段ボール材などは幅が９１ｃｍのものが多いので台紙１の１辺は９１ｃｍ以下にするのが妥当である。そこで、本考案においては月のボールを配置する円周の直径は約８７ｃｍとした。そうするとボール２１などと学習者の目は次のように約３４ｃｍ離れていることになる。
（月のボールが並んでいる円周の半径４３．５ｃｍ）−（顔の前後の半径６ｃｍ）−（ボールの半径３．５ｃｍ）＝３４ｃｍ
この３４ｃｍは先に説明した２９．５ｃｍよりも大きいので健全な目の焦点の観点から問題のない長さである。さらに、これだけ離れていることにより学習者の左右の目における取得画像の違いも少ない。
また、台紙１の中央の穴７の大きさは学習者の顔が入るサイズでなければならないので、すくなくとも直径１２ｃｍ以上にする必要がある。
図２は本装置を上から見たものである。１２個の月のボールの黒い面を太陽４の反対側の左側に向けて配置した。太陽にもっとも近い月のボール２０の脇のラベルに「新月」と書いて張り付け、逆時計方向、つまり左隣の月のボール２１の脇のラベル９に「三日月」および「月齢３」と表示した。図４にそのラベルを示す。また、その２つ左隣りにあって太陽方向と直角の方向になる月のボール２２の脇には「半月」および「月齢７．５」とし、太陽と反対側の月のボール２３の脇に「満月」および「月齢１５」とした。月齢２２．５のボール２５の脇にはその月齢と「下弦の月」とした。また、太陽４の近くには「太陽は遠方にあり、太陽光は並行」などと書いたラベル３１を張り付けた。
本装置を使って体験的に月の満ち欠けを理解するには、まず月は地球のまわりを約２９日で一周することを理解させる。また、ボール２０を最初として３日後にはボール２１の位置に月が移動していることを表していること、７、８日後にはボール２２の位置に移動していることを表していることなどを理解させる。そして、太陽４はこの装置の位置よりもずっと遠方にあるので太陽光は並行であり、月のその半分を黄色く照らしており、太陽光の当たらない側は暗いのでその面を黒くしていることを理解させる。なお、太陽のボールを装置から取り外して一時的に数メートル先に配置することは、太陽光が平行であることの理解に役立つものであり、本考案の本質を損なうものではない。
本装置の利用法を説明する。図１に示すように台紙の両側を机などで支え、台紙の中央に切りぬかれた約５０ｃｍの穴７から学習者５は顔を出して月のボール２０などを見る。まず太陽４の方向にある月のボール２０を見た際には黒い面しか見えず新月であることが理解できる。顔を反時計方向、つまり左方向に約３０度ほど回すと１つ目のボール２１が見える。本装置では、先に説明したように学習者とボールが約３４ｃｍ離れているので、焦点が合い、また左右の目による視差も少なくボールを１つの鮮明な形として認識することができる。
これらのためにはっきりと右側の部分が黄色い三日月として見える。図３はこの状況を示す。また、その下には「三日月」や「月齢３」と表示されている。つまり太陽は月の半分に当たっているが、地球から見ている学習者には三日月に見えることが理解できる。なお、台紙中央の穴の大きさは観察者が顔を容易に出せれば良いものであり、本実施例の５０ｃｍより小さくても大きくても良い。また、目の健全な焦点を少々犠牲にすれば最低の長さは２９．５ｃｍよりも小さくても良い。
さらに顔を反時計方向に回し、太陽と直角の方向を向いたときボール２２の右半分が黄色の半月と見え、これが「半月」であり「月齢７．５」であることが理解できる。さらに顔を回転させてボール２３を見ると満月になることが理解される。その後さらに顔を回して、太陽４と直角の関係になるボール２５では月齢２２．５になり、また半月になるがその際は、月の左側の方が黄色い半月であることが理解され、ラベルを見てこれが「下弦の月」と言われことが理解できる。つまり、月齢７．５のボール２２と月齢２２．５のボール２５では同じ半月であるが、向きが異なることが理解される。このようにして、学習者は本装置の利用により月の満ち欠けを体験的に理解することができる。
図５は台紙１の上に月のボール２０を配置する方法を説明するものである。ボール２０を置くべき台紙１に磁石１０１を埋め込み接着固定する。ボール２０の下には磁化される金属片を適宜の方法で固定する。こうすることで、ボールを台紙１の上に簡単に組み立て、固定することができる。なお、ボール側を磁石とし台紙側を金属片とすることもできる。ただしその場合、ボールを高所から落とすなど衝撃を与えることで磁石が弱くなることが起きやすくなる。また磁石の代わりにマジックテープを用いることも可能である。さらに、月のボールを接着剤で固定する使用法や、固定しないで配置するだけの使い方も可能である。
これまでの説明では周囲が四角形の台紙で説明してきたが円形であってもよい。さらに台紙はいくつかに分割される物であっても良い。図６は台紙を１１、１２、１３、１４に分割し、周辺を円形にしたものである。この分割台紙は、例えば厚さ約１．５ｃｍで固めのスポンジ状の軽い材料で構成され、図中に１５で示す逆台形の突起により他と嵌合して、１つの円板台紙を構成している。このような構造にすることで分解して収納しやすいものとなり、また移動することが容易になる。なお、逆台形の突起はこれに限定されるものではなく、分割する数が４つであることに特別の意味はなく、台紙が実質的に１枚の部材として機能する構成であればよい。
また図７は台紙を１２１、１２２、１２３、１２４に分割し、蝶番１６１などにより連結し、一体として利用可能にしたものである。分割面１５２、１５３、１５４には強固な固定のために蝶番１６１，１６２などのようにそれぞれ２個の蝶番を設ける。分割面１５１には蝶番は取り付けない。また分割面１５２、１５４では上の面に蝶番を設け、分割面１５３においては下の面に設ける。太陽を取り付ける部材３は分割台紙１２１にハトメ３３などで取り付ける。
収納に際しては、まずボールを撤去し、次に部材３をハトメ３３を中心として回して分割台紙１２１の下に格納する。次に、分割面１５２と１５４を谷折りとして２つ折りにする。谷折りとは、中心線の左右の面を高くし中心線を低くする折り込み法である。分割面１５２で説明すれば、左右の分割台紙１２２と１２１を高くして蝶番１６１と１６２を内側に折り込む方法である。図８は２つ折りにより、分割台紙１２２と１２３の上に１２１と１２４が畳まれている状況を示す。さらに分割面１５３を山折りとして折りたたむ。図９は分割台紙１２１が一番下になって折りたたまれている状況を示す。このような構造とすることでコンパクトに折りたたむことができ、収納や移動に好適なものにすることができる。なお４つ折りについて説明したが当然２つ折りでも良い。
全ての月のボールは図２に示されるように台紙１の上に、黄色の面を太陽４に向けて平行に配置される必要がある。そのため、必須ではないが、図２に示すようにボールの直径よりも数ｃｍ長い直線２７を全ての月のボールを配置する台紙の位置にあらかじめ描いておきそれに合わせてボールを配置するようにすると、ボールの配置が容易になる。
次に、本装置を月齢ごとの月の見える位置と時間帯を理解させる使い方について説明する。図１０に示すように台紙１を机などの上に置き、中央の切り抜き穴７に円板８を配置する。図１１は円板８を横から見たもので、さらに詳細な構造を説明するものである。円盤の台８１の中央に柱８２を固定し、それに地球を表す円板８３を回転可能に取り付け、昼と夜を表す透明円盤８４を柱８２に取り付けてある。地球を表す円板８３の周囲の１つの場所に「自分」と書いたラベル８５などを張り付け、回転させるためのタブ８６を設けてある。図１２は円盤８３と８４を上から見たものであるが、分かり易くするために透明円板８４をずらして上部に示してある。なお、円盤８３の「自分」ラベル８５の左隣りに「自分の西」と書いたラベル８５３、右に「自分の東」と書いたラベル８５４を張り付けている。透明円板８４には、太陽と反対側の半分には太陽光が当たらない夜であることを説明するために黒い斜線を描き、「太陽の方向」「地球の昼」「地球の夜」などの説明を書いておく。なお、「自分」や「自分の西」「自分の東」と書いたラベルはこの体裁に限定するものではなく、観察者やその方角を示す適当なマークであってもよい。また黒い斜線は多数の黒い点などを配置して夜をイメージできるデザインでもよい。さらに、地球を表す回転可能な円板８３を上として斜線を描いた円盤８４を下にすることも可能であるが、その際は上に位置する円板８３を透明にするか、又は下に位置する円板８４の半分が夜を示すための表示物を表示させるか、又は円板８４の直径を８３より大きくして夜であることを表示する必要がある。
まず三日月が夕方だけに見えることを説明する。地球を表す円板８３を回転させて「自分」を図１２の下の位置に移動させる。この位置は固定の透明円板８４の斜線部と透明部の境界であり、午前６時頃の夜明けの位置である。このとき三日月２１は地球の影になり見えない。その位置から円板８３を反時計方向に回転させ、「自分」がおよそ午前８時頃の８５５の位置に来ると、三日月が水平線に近い所に現われることになる。しかしこの時間帯は太陽光の明るい光のために、観察者には三日月は見えにくい。つまり月は出ているがほとんど見えないことになる。円板８３をさらに回転させて「自分」が「地球の昼」を過ぎた頃にほぼ頭上に三日月が位置しているが、これも太陽光のためにほとんど見えない。自分がさらに回転して夕方になり、透明円板８４の斜線と透明部分の境界８５６の位置にくると午後６時ころの日没であり太陽が見えなくなり、三日月がはっきりと見えるようになる。その方角は「自分の西」であることが理解される。さらにもう少し回転させると三日月がさらに明瞭に見えるようになる。ところが、さらに回転して８５７の位置、つまり午後８時頃になると地球の陰になって三日月は見えなくなる。こうして日没直後の短時間だけ、西の空に三日月が見えることが理解される。
図１３は図１０を上から見た図である。「自分」が日没の８５６にいる場合に、三日月２１が水平線に近い所に見えるのは前に説明したとおりである。「自分」が午後６時の日没の８５６にいる場合には月２２があれば半月に見えるが、その場合に月は「自分」の頭のほぼ真上にある。つまり日没直後に半月がはっきりと見えるようになるのはほぼ頭の真上であることが理解できる。このとき夜中０時になると「自分」は８５８に移動し、半月２２は「自分の西」の水平線の近くに見える。さらに、月２３は満月であるが、「自分」が午後６時の日没の場所８５６にいれば東の水平線のすぐ上に見える。このとき夜中０時になり「自分」が８５８に移動すると、満月２３はほぼ頭の上に見えることになる。このように本装置を利用すれば月齢と時間帯によって見える位置が決まっていることを理解することができる。
なお以上の説明において台紙やボールの広さや厚さや直径などのサイズ、また色を示したがそれは一例であり、本考案の目的を損なわない範囲で変更できるのは当然である。
【符号の説明】  １…台紙、２０〜２６…月を表すボール、４…太陽を表すボール、７…台紙の中央の観察者用の穴、８３…地球を表す円板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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