平成３０年度指定

スーパーサイエンスハイスクール
研 究 論 文 集
第１年次

平成３１年３月
群馬県立前橋女子高等学校

平成３０年度指定

スーパーサイエンスハイスクール
研 究 論 文 集
第１年次

平成３１年３月
群馬県立前橋女子高等学校

目
活動の様子

次

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1【全国発表ポスター】「スマホのぼうし」はブロッケン現象か？

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4【科学的探究Ⅲ】ありの味覚について

雨の日に濡れない傘の差し方～降水時の効率の良い傘の利用法を探る～
牛乳の膜を張らないようにする温め方を探る
消臭剤の除菌効果・・・・・・・・・

7

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16【地学部】
惑星の“旬” ～惑星の運動シミュレーションによる長期的見頃予報～
地球照～地球照から議論する地球は青いのか？！～・・・・・・・・・ 23

・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 27【ＳＳ探究】
教室内のCO２濃度の上昇を抑える方法ー植物の光合成作用を活用してー・・・・・・・・・ 28

どっちが楽なの？１段？２段？ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 28
定規を用いて紙を切る場合における紙が切れる条件とは・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29

あなたの踏む道快適に！

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29

打ち水は効果はあるのか・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30

逃げ水から気温差を測れるか・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30

旗はなぜはためくのか・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31

おいしいケーキの延命大作戦！ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31
季節による植物の色素の変化

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32

キャベツの発芽と光の関係について
金星が一番美しく見えるときは・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 33

ヘアピンがずれにくい？～効率の良いヘアピンの留め方～
スマホのぼうしはブロッケン現象かⅡ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 33

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34

体にたまった静電気を電気として活用する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34
サドルの高さの違いで自転車こぐのは楽になる？

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 35

味の相互作用の謎の解明～ステーキの美味しさの秘密を探るPart4～

・・・・・・・・・ 35

牛乳の酸凝固を防ぐには・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36

カイコの光走性について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36

リンゴによるジャガイモの萌芽抑制
共感覚の秘密を探る！

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 37

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 37

【科学的探究Ⅰ】【情報】降水確率はどこまで正確か・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 38【生活】洗濯物が早く乾く条件

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 40【化学】保冷剤の保冷効果を調査する・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 43【物理】重力加速度を実測する

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 47【生物】種子の発芽率を高める条件

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 49【物理】よく飛ぶ紙飛行機を作る

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 52【人文】パスワードを忘れないようにするには【社会】前橋市の活性化

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 57

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 62【科学的探究Ⅱ】【物理】

・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 66【化学】

・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73【生物】

・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 78【学習】・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 86【食品】

・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94【社会】

・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 101【個人研究】
群馬県のスズメは減っているのか・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 108【マレーシア・シンガポール研修】
1 Oversea Training Program

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 109

2 Figure1 Primary school drop out rate

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 110

3 Problems and Solutions to Teacher Training in Developing Countries

110【Graded Reading】
1 Chemical Secret・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 111

2 Title: Magic Tree House ‐Vacation under the volcano‐・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 111
3 How to Stay Healthy

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 112

4 Title: Louis Braille - The Boy Who Invented Books for the Blind

・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 112

5 Title: Animals in Danger

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 113

6 THE LITTLE MATCH GIRL・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 113

7 Title・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 114

William and Kate

8 The Happy Prince

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 114

9 ALADDIN・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 115

10 Audrey Hepburn

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 115

11 The Real McCoy

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 116

12 HIDDEN FIGURES・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 116

13 MULAN・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 117

14 “All About Ocean Life”

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 117

活動の様子
【科学的探究Ⅰ】【科学的探究Ⅱ】【SS探究】【海外研修】

グローバルリンクシンガポール
ポスター発表グローバルリンクシンガポール
会場にて

マレーシアSeseri高校
ポスター発表科学の甲子園県予選

ぐんま天文台研修【MJサイエンス等活動】

お茶の水女子大学研修

【SS-Lecture講座・研修】

講座１「薬を望みの場所に運ぶ」

講座２「男女を分ける生命ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ」

講座３「おいしいってなんだろう？」

講座４「建築の形としくみ」

講座６「火山ガスをはかる」

研修１「京都大学研修」

研修２「つくばサエンスツアー」

研修３「野菜のﾊﾞｲｵﾃｸﾉﾛｼﾞｰ」

研修４「冬のフィールド実習」（カネコ種苗くにざだ育種農場）（筑波大学菅平山岳科学センター高原実習所）

地球惑星連合大会

SSH生徒研究発表会

群馬県理科研究発表会(幕張メッセ）（神戸国際展示場）(群馬大学）【外部発表】【公開発表会】

群馬県立前橋女子高等学校

１「ブロッケン現象」とは？
ドイツのブロッケン山で発見された大気光学現象。
ミー散乱の後方散乱で色が分かれることによって虹色の光の輪ができる。ミー散乱とは、光の波長くらいの大きさの粒子による光の散乱。

観察者

地学部

吉田百花 生方朱莉 小林知夏（高３）4.3 実験 「スマホのぼうし」の半径までの距離を2.5cm 刻みで変化させ、α と β の値を計測した。

光源

スクリーン（黒画用紙＋ガラスビーズ）
２「スマホのぼうし」
スマホの懐中電灯モードをスクリー
ンにンに照らしたときに見られた新しい現象

共通点
虹色の輪が見えること

相違点↑半径を二本目の紫を合わせた様子 ↑実験の様子
実験により求めた後方散乱角の大きさ

α6輪の見える位置
ブロッケン現象スクリーン「スマホのぼうし」光源の周り

5
4

β

3
2
1

角度 (度）

光源の位置
ブロッケン現象
光源が後ろ「スマホのぼうし」光源が前

00

３目的と仮説Ⅰ「スマホのぼうし」がミー散乱の後方散乱によって色が分かれて発生する現象であることが示せれば、ブロッケン現象の一種であるといえる。

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

半径 （ｃｍ）

4.2 スケッチ それぞれが見えているものをアクリルガッシュでスケッチした。

4.1 シミュレーション 発生している現象と比較を行うためにミー散乱の理論値を求める。
∞

2∑ (2𝑛 + 1) Re(𝑎𝑛 + 𝑏𝑛 )𝑥2

●白→紫→黄→紫→青→緑→黄→橙→赤の順に中心から輪が出来ている。

𝑛=2

解析的に解けない
5

比較結果Ⅰと考察

共通点

相違点

・半径を変えても、同じ色 ・色の順番という観点におがほぼ同じ角度で散乱す

いてはっきりみえた紫色る。

がシミュレーション結果

・その散乱角の値がシミュで確認できない。

レーション結果とほぼ等し
Mie plot(ミー散乱のシミュレーションソフト)い。

6．目的Ⅱ
Mie plot に足りていない値①②の値をもっと正確な値にして、シミュレーシ①〈考えられる理由〉
実験に用いた LED 単色光の波長における屈折率の大きさを 1.9～1.93 の間で変化させて散乱の様子をシミュレートしたところ、各色の明るさのピークが重なる部分が見られる。この部分ができる屈折率と、実際の屈折率の値が近いことが予想される。

ョン結果に入力する

右図の水色部分を拡大したもの

光源
RGB 点光源(スペクトル)
散乱物質
形状：球形（半径 30μm）
周囲の環境
材質：空気（圧力 1013.25pa，温度 25℃）②

シミュレーションがより正確になることでグラフの形が変わり、色の順番の違いなどの相違点が解消され、「スマホのぼうし」がミー散乱によって発生する現象であることを確定することができる。

７．検証① 光源
スマートフォンの光源のスペクトルを分光器の利用により測定した。
→測定したデータの形
式の違いによりシミュ
レーションに用いることができなかった。

８．検証②
実験に用いたガラスビー
ズ 20 個の直径を計測し、平均の値をとった。
→ガラスビーズの半径を32.15μｍとした。
ガラスビーズの半径の大きさ（mm）

0.045 0.0475 0.05 0.0525 0.055 0.0575 0.06 0.0625 0.065 0.0675 0.07 0.0725 0.075 0.0775 0.08 0.0825

↑分光器

←分光器に
よって測定
した値
そこで同じように「スマホのぼうし」が見られる単色
光の LED の光を利用してスペクトルをシミュレーシ
ョンに入力できる形に変化させる。

。

実験①－2
同じように後方散乱角の測定を行う。

半径が全て等しい＝散乱角が全て等しい

１０．結果Ⅱと考察
検証① 変更できない
検証② 30μm→ 32.15μm
ビーズの半径を変えただけでは、シミュレーションの形はほぼ変化しなかった。
このことからミー散乱の散乱の仕方を決めるに当たって、ビーズの半径より、検証①で変更を試みた光源のスペクトルの値や、屈折率などのその他の要素の値のほうが影響力が大きいと考えられる。よって、実験環境に近い正確な値を手に入れることが出来れば、色の順番が一致する可能性が高いのではないかと考えられる。
また、他の可能性としては、シミュレーションも目で見ているデータもどちらも正しいが、色という要素
自体が人によって見え方が違い、不確かな要素である
ため、肉眼で見えているものと色差が存在するという理由も考えられる。
１１．結論「スマホのぼうし」はミー散乱の後方散乱によって色が分かれて発生する現象である。よってスマホのぼう
しはブロッケン現象の一種である可能性が高い。
１２．謝辞
研究するにあたり、群馬大学理工学部の太田先生をはじめとする太田研究室の皆様にご協力いただきました。ありがとうございました。

ありの味覚について
群馬県立前橋女子高等学校

３年 科学的探究Ⅲ 横坂桃子 中村星梨那

概要
私たちは、昆虫の味覚について疑問を抱いたため、身近な蟻をつかって研究した。
昆虫の多くは触角の受容性タンパク質によって味覚を感じているということが事前調査によってわかった。この実験では糖を用いて蟻の甘味の受容について検証した。題
材は、高校の中庭に棲むクロヤマアリである。
5 種類の糖をそれぞれのシャーレに入れて蟻の前に設置し、また、蟻の様子を定点カメラによって撮影した。その後回収して、糖の重量の変化と蟻の行動の様子の画像を確認した。その結果、スクロース（二糖類

グルコース＋フルクトース）とフルクトース（単糖類）の減少量が多かった。また、画像から蟻はすべてのシャーレの糖に群がっていたことが見て取れた。これらのことから、蟻は糖類を識別していると考えられる。したがって、蟻はスクロース（二糖類 グルコース＋フルクトース）とフルク
トース（単糖類）を好むといえる。
２．実験について
ここで、使用した糖類は、マルトース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、ス
クロースの５種類で、研究対象は学校のク
ロヤマアリである。屋外の実験は前女の中
庭、屋内の実験は生物室で行った。また、各実験の様子を定点カメラで記録し、実験中にクロヤマアリ以外の蟻や他の動物がシャ
図１：蟻の触覚の模式図ーレに触れていないか確認した。触れていhttp://bit.ly/2ktgrUz から引用

るとみなしたものについては、実験に必要

1．動機および目的な条件を満たしていないと考え、その回の人間は舌にある味覚芽、その中の味細胞全体の結果を集計していない。実験後のシと呼ばれる感覚器官によって基本味を感じ

ャーレに肉眼で確認できる大きさの異物ている。一方、昆虫の多くは触角の受容性タ（石、葉など）が入っていた場合についてもンパク質によって味を判断している（図１）。

同様に、結果は集計していない。

そこで、昆虫はどのような味を感じ、どのよ
うな味を好むのかについて昆虫のなかでも私たちの身近にいる蟻をつかって調べることにした。まずは、糖類の好み（甘味の好み）を実験により明らかすることにした。

３．実験

（ｇ）

屋外での実験では、
1 回につき 3 箇所（北、真ん中、南と表記する）で実験を行った（写真１）。これはより正確な結果を求めるためである。また、当初は場所ごとの傾向も調べていたが、結果の数が少なく、特に目立った
傾向もみられないため、ここでは場所ごとの傾向はないこととする。

南真ん中

図２：実験１の結果
考察

北・どのシャーレにも蟻が寄り付いていたにもかかわらず、減った質量には差がある。よって、蟻には糖類に対する好みがあると言

写真１：実験２の様子
実験１（H28）
方法①糖類５種類、定点観測カメラ、シャーレをえる。
・質量が増加してしまった理由としては風や雨によって砂などが入り込んでしまった
ことが考えられる。

用意する。
② 糖類をそれぞれ 0.5ｇずつシャーレにい

実験２（H29）
実験２は、実験１で質量が増えた糖類がれて屋外に並べ、定点カメラで撮影する。
③ 23 時間後、①のシャーレを回収し、重さと画像を調べた。
結果
図２に結果のグラフを示す。図２のグラ
フは、回収した糖類の乾燥後の質量を表したものである。
・どのシャーレにも、蟻は寄り付いていた。
・フルクトースとスクロースの減少量が比較的多かった。
・一部、質量が増加してしまった。

あることを受け、実験１と同じ場所、同じ時間帯に改善策を講じて行った。
方法①

５種類の糖類をそれぞれ 0.5g ずつ量ってシャーレにいれる。(５種類で１組、３組作る。)②①のシャーレを１組ずつ３か所に置く。

③②に雨や風を防ぐための器具（写真２）をかぶせる。
④

データロガー(気温と湿度の記録)をシ

ャーレのある場所ともう１か所に置く。

⑤

定点カメラで実験の様子を撮影する。

⑥

23 時間 45 分後にシャーレを回収し、0.6

実験後の乾燥質量

乾燥させた後に質量をはかる。

実験２ 期間１

（ｇ）
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

写真２：雨と風を防ぐ器具

北

真ん中

南

平均

写真２の右上の図のように水槽の下
図３：実験２ 期間１の結果の土を盛り上げ、その上にシャーレを並べた。土を盛り上げたのは、風や雨がシ
ャーレに直接当たること、植物の葉など(g)が入ること、動物がシャーレに触れるこ

0.6となどを防ぐためである。また、水槽と0.5

結果
図３、図４に結果のグラフを示す。図３、図４のグラフは、回収した糖類の乾燥後の質量を表したものである。

実験後 の乾燥質量

三脚は互いに固定した。

実験２

期間２

北

南

0.4
0.3
0.2
0.1
0

・もとの質量である 0.5ｇとの差が大きい
ものほど蟻にたくさん持っていかれているといえる。
・スクロースとフルクトースはたくさんの
蟻がよりついており、ほとんど持っていかれていた。
※実験中に豪雨の影響を受けてシャーレに多量の砂と雨水が入ってしまった。そのため、集計できる回数が少なかった。

真ん中

平均

図４：実験２ 期間２の結果
考察・フルクトースとスクロースは蟻が好む糖であるといえる。

実験３（H30）
屋外では風雨の影響が避けられないため、
実験 3 は屋内で行った。

結果
図５に結果のグラフを示す。図５のグラフは回収した糖類の乾燥後の質量を表したものである。
・質量が増えてしまったものがある。
・質量の減り方にあまり差が出来なかった。
考察
・質量の減り方にあまり差が出来なかったことについては、蟻が少ないことまたは巣がないことが原因だと考えられる。

写真３：実験３の様子

全体の考察

方法
①糖類 0.25g をシャーレに入れる。
②バットに並べ、蟻を７匹放ち、ラップをか(g)

ける。（写真３）③24 時間後に回収し、乾燥させて質量をは
かる。

(g)

図６：結果をまとめたグラフ
図６に結果のグラフを示す。図６は実験結果をまとめたグラフである。
図５：実験３の結果

蟻がスクロース（二糖類

グルコース＋

フルクトース）とフルクトース（単糖類）を好むことが分かった。また、マルトース、グ
ルコース、ガラクトースは、蟻は寄り付いていたものの、あまり質量が減少しないことがわかった。このことから、蟻は糖類を識別４．反省と課題していると考えられる。実験２の結果に比

天候によって実験ができなくなることがべて実験１の結果の変化量が少ないのは、多かったり、水槽の隙間に風が吹き込んで実験の時期が秋の中旬～下旬となってしま

しまい、砂が混ざってしまったため、砂を取ったため、蟻の活動が鈍くなったからだとり除く必要があり質量をはかるまでに時間考えられる。グルコース（単糖類）とマルトがかかってしまったりしたことで、実験回ース（二糖類 グルコース＋グルコース）は数をあまり多くすることができなかった。

蟻なしと蟻ありにほとんど差が無いことか

今後は人工甘味料を用いたり、うま味、苦ら、これらは蟻に好まれない糖であること

味、酸味、塩味の他の基本味についての実験が分かった。蟻なしでも質量が減っているをしたりしようと思う。

が、これは風などの影響を受けてしまったことが原因だと考えられる。

５．参考・引用文献
・四訂版スクエア最新図説生物 neo

参考に、使った糖の構造式を図７に示す。

吉里勝利監修第一学習社

図７をみると、フルクトースとスクロー

・生命誌ジャーナル 2009 年 秋号 CROSS —スにはフルクトースの構造が含まれ、またBRH をめぐる研究 — 食性転換は食わず嫌い

甘味度が高いことが分かる。

をやめるところから 首都大学東京 細胞遺このことから、蟻は糖のフルクトースの構造を好んでいると考えられる。
マルトース（麦芽糖）
ガラクトース（脳糖）
分子量(g/mol)
342 分子量(g/mol)
180
甘味度
0.32
甘味度
0.32～0.35

グルコース（ぶどう糖）
フルクトース（果糖）分子量（g/mol)
180 分子量(g/mol)
180
甘味度
0.6～0.7
甘味度
1.2～1.5

スクロース（ショ糖）
分子量(g/mol)
342
甘味度
1

図７：使用した糖類についてのまとめ

伝学研究室
松尾隆嗣（http://bit.ly/2ktgrUz）

雨の日に濡れない傘の差し方～降水時の効率の良い傘の利用法を探る～
群馬県立前橋女子高等学校 ３年

科学的探究Ⅲ 新井和花 長岡京花概要
雨の日に傘を差しても濡れることがある。そこで、私たちは雨の日に濡れない傘の差し方を知りたいと思い研究を始めた。
人形を人間に見立てて実験を行う。実験Ⅰでは人形の速度、実験Ⅲの実験では傘の角度を変化させた。
実験Ⅰでは、成人の歩行速度で歩いているときが最も濡れにくく、ゆっくり歩いているときとジョギングのときが濡れやすいという結果になった。これはゆっくり歩いているときは地面からはねる水の量が多く、ジョギングのときは雨が人に向かって降ってくるため濡れたと考えた。また、成人の歩行速度で歩いているときは、速すぎず、遅すぎない速さであったため濡れにくかったと考えた。実験Ⅲでは、ジョギングのときは傘を前に傾けるほど濡れにくいという結果になった。これは、人から見た雨の角度と傘の面がほぼ垂直になるためだと考えられる。
本研究より、人がジョギング程度の速さで走っているときは傘の軸が地面に平行な位置
から 30°傾けると濡れにくく、また、傘の角度が地面に対して垂直である場合、成人の歩行速度で歩いたときが濡れにくいと言える。
１，はじめに速度𝜈⃗で進む人から速度𝜈⃗で落下する

雨の日に傘を差していても濡れてしまう

雨の相対速度を𝜈 ⃗、𝜈 ⃗と鉛直方向とのことがある。そこで、私たちは雨の日に濡間の角を𝜃とする。雨に濡れないためれない傘の差し方とはどのようなものか知に、傘は鉛直上向きから角度θだけ傾けりたいと思い、研究を始めようと思った。

れば良い。速度𝜈⃗が速くなるほど角度θ
も大きくなることから、傘を傾ける角度

２，仮説も大きくなる。よって人の速度が速くな【１】物理モデル

るほど傘を傾ければ、濡れないと考えられる。（図１）

図１：人と雨の相対速度と角度 θ の関係

【２】傘と雨の角度と濡れない面積

り、濡れた面積が正確にはかれるということがわかった。そこで、この紙を用いた実

傘と雨の角度が垂直でない

験方法で雨に濡れない傘の差し方を調べる
傘と雨の角度が垂直ことにした。
４，条件設定＜濡れ方と関係があると予想した条件＞
傘と地面の角度、人の速さ 風の速度、

図２：傘と雨の角度と濡れない面積

雨の量、傘をさす高さ

etc.

→実験Ⅰでは人の速さに注目する
傘と雨の角度が垂直でないときは開傘→実験Ⅲでは傘の角度に注目する

時の直径しか雨を防げる面積がないが、傘と雨の角度が垂直だと、開傘時の直径

５．実験Ⅰ方法

よりも雨を防げる面積が広くなる。
（図２）

表２：実験Ⅰ方法
変化させる条件

３，予備実験
同じ位置に水滴がたくさん落ちても、濡れた面積が正確に測れるのか調べた。濡れ人の速度

0.7ｍ／ｓ
1.4ｍ／ｓ
2.1ｍ／ｓ

変化させない条件
傘と地面の角度(地面に対して垂直)風の速度（なし）
雨の量（一定）ると色が変わる紙に、水を１、２、３滴ず傘をさす高さつたらす。５mm 四方のマスがかかれたシ（地面からの高さ一定）

ートをかぶせて濡れたマスの数を数える。
このとき、マスの半分以上が濡れた場合は人の速さについて

１、半分よりも濡れなかった場合は 0 とし0.7m/s=2.52km/h(ゆっくり歩いた速度)て数えることにした。

1.4m/s=5.04km/h(一般的な歩行速度)
2.1m/s=7.56km/h(ジョギング程度の速度)

表１：予備実験の結果＜人の速さと濡れかたの関係＞（図３）

１滴① ② ③ ④ ⑤

平均

あた

（ﾏｽ）

り
（ﾏｽ）

人形を人間のミニチュアに見立てて実験を行う。（写真１）① 人形に濡れると色の変わる紙を巻き、傘の角度を 90°（地面に垂直）にし1滴

25 25 27 27 33

27.4

27.4

2滴

55 46 56 59 61

55.4

27.5

② バネ付き台車を用いてバネの力で台3滴

73 79 74 78 85

77.8

25.9

車を走らせ、シャワーの下を通らせて台車に乗せる。

る。
（写真 2）
表１より、同じ位置に水滴をたらしても１滴あたりの濡れた面積はほぼ同じにな③ 巻きつけた紙を取り、5mm のマス目の面積を計測する。
このとき、マスの半分以上が濡れた
場合は１、半分よりも濡れなかった
場合は 0 として数える。
④①〜③を 0.7m/s,1.4m/s,2.1m/s と速度を変化させて、それぞれ 15 回ずつ繰り返し行う。

写真１：人形に濡れると色の変わる紙を巻き、傘を固定した

図３：実験模式図

写真２：実験の様子

写真３：実験の様子

写真５：計測の様子
６．実験Ⅰ結果
濡れ方と速度の関係（90°）

写真４：シャワーの下を通らせた後の色が変化した紙

濡れたマスの数（マス）

200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

0.7

1.4

2.1

人形の速度（m/s）

図４：濡れ方と速度の関係
図４より 1.4m/s の時が最も濡れにくい
ことが分かった。また、0.7m/s と 2.1m/s の時の雨に濡れた量には、大きな変化がなかった。

７．実験Ⅰ考察
写真６より 0.7m/s のときは下のほうが濡れている面積が多く、写真 7 より、2.1m/sのときは 0.7m/s のときに比べ、下方の濡れる面積が少ないことがわかる。これは、0.7m/s のときは雨に当たる時間が長く、地面からはねる水の量が多いためであると考えた。1.4m/s のときは 0.7m/s と 2.1m/s の間の速度で、速すぎず、遅すぎない速さであったため濡れる面積が少ないと考えたが、

写真７：実験Ⅰ、2.1m/s の時

物理モデルの予想（図 1、図 2）とは異なる
結果（図４）となった。2.1m/s のときは速８，実験Ⅱの考案

度が速く、角度のついた雨が人に向かって

実験Ⅰの結果を受け、地面からの跳ね返くるため、傘では雨を防ぐことができず、濡りが少なく、単純に上からの雨を防ぐ方法

れる度合いが大きかったと考えた。

を、検証するため、人の速さを 2.1m/s とし、傘の角度を変えて実験をすることにした。
９，実験Ⅱ
実験Ⅰでは、速さが増すごとにより多く
濡れてしまうと考えたが、前述のとおり中間的な速さが最も濡れにくかった。このことを研究発表会で発表したところ、助言者に再び実験を行ったらどうか、と助言をいただいたので実験Ⅰと同様の実験を再び行うことにした。

写真６：実験Ⅰ、0.7m/s の時

１０，実験Ⅱ結果

１２，実験Ⅲ

(方法は実験Ⅰ参照）

今度は、人形を動かす速度を一定（2,1m/s）にし、傘と地面との角度を変え

濡れ方と速度の関係（ 90°）て実験を行った。

濡れた面積の平均(マス)250

１３，実験Ⅲ方法

200

表３：実験Ⅲ方法
変化させる条件

150

100

変化させない条件

傘と地面

30°

傘と地面の角度の角度

60°(地面に対して垂直)90°

風の速度（なし）
雨の量（一定）50

傘をさす高さ00.7m/s

1.4m/s

速度（地面からの高さは一定）

2.1m/s

図７：濡れ方と速度の関係
実験Ⅰのときよりも 0,7m/s の濡れたマスの平均はやや多くなったが実験Ⅰと同様な結果となった。
１１，実験Ⅱ考察
実験結果より、実験Ⅰの結果は間違っていなかったことが分かる。
実験Ⅰで考察したように、0.7m/s のと

図５：人に対する傘の角度

きは雨に当たる時間が長く、地面からはねる水の量が多いため濡れてしまう。1.4m/s〈傘の角度と濡れ方の関係〉のときは 0.7m/s と 2.1m/s の間の速度で、人形を人間のミニチュアに見立てて実

速すぎず、遅すぎない速さであったため濡れる面積が少なかった。2.1m/s のときは

験を行う。
①

速度が速く、角度のついた雨が人に向かってくるため、濡れた面積が大きくなったと人形に濡れると色の変わる紙を巻き、傘の角度を固定して台車に乗せる。

②

考えた。

バネ付き台車を用いてバネの力で台車を 2.1m/s で走らせ、シャワーの下を
通らせる。

③

巻きつけた紙を取り、5mm のマス目を書いた透明なシートをかぶせ、濡れた面積を計測する。このとき、マスの半位置から 30°傾けると濡れにくいという分以上が濡れた場合は１、半分よりもことがわかった。

濡れなかった場合は 0 として数える。
④

また、傘の角度が地面に対して垂直であ①〜③を傘の角度を 30°、60°、るとき速度が 1,4m/s のときが濡れにくい

90°と変化させて、それぞれ 15 回ずということがわかった。

つ繰り返し行う。（図５）
１７，今後の展望
１４，実験Ⅲ結果【１】一般的な歩行速度である 1.4m/s のときの角度を 30°、60°、90°に濡れ方と角度の関係（2.1m/s）

変化させて実験を行う。

濡れた面積の平均(マス)180【２】下の①～③を調べる。

160
140
120
100
80
60
40
20
0

30°

60°
傘の差す角度90°

図８：予想グラフ①

図６：濡れ方と角度の関係① 図８のように、1.4m/s と 2.1m/s の間
図６より傘の角度が 30°、60°、90°となるにつれて、雨に濡れる量が多に 1.4m/s よりも濡れない速さがあるのか。

くなっている。
１５，実験Ⅲ考察
2.1m/s のときは人が傘を前に傾けるほど、濡れにくいことがわかった。これは人から見た雨の角度と傘の雨が当たる面がほぼ垂直になるためであると考えられる。
１６，結論
本研究より、人がジョギング程度の速さで走っているときは傘の軸が地面に平行な

図９：予想グラフ②

② 図９のように、1.4m/s が最も濡れない
速さなのか。

間に 1.4m/s よりも濡れない速さがあるのか。
１８，参考文献
・Minute Physics“Is it Better to Walk or to Run
in the Rain?”https://www.youtube.com/watch?v=3M
qYE2UuN24

・雨に濡れない傘の差し方
図１０：予想グラフ③

http://www.atsugi-h.penkanagawa.ed.jp/pdf/Veritas_07_Repo③

図１０のように、0.7m/s と 1.4m/s の

rt_2C.pd

牛乳の膜を張らないようにする温め方を探る
群馬県立前橋女子高等学校 ３年科学的探究Ⅲ 犬塚茉由子・栗原歩佳・濱名かのん

Ⅲ.本実験では利根路牛乳を基準とす
概要：牛乳の膜が張らないようにする温め方を探る方法として、牛乳液面の乾燥を防ぐと膜が張る。
らないという仮説を提唱し、その検証を行った。本実験(1)は、液面の乾燥との関連の有無を検証した。牛乳を密閉容器にビーカーごと入れ、周囲にシリカゲルを置いたもの、水を入れたもの

Ⅰ牛乳の膜を形成するタンパク質

それぞれで形成された膜質量を比べた。前者は膜が多くでき、後者は膜が張らなかった。液面周
先行研究より、牛乳の膜は主にたんぱく
辺の湿度が高いと、膜が張らないと考えられる。本実験(2)では、実際に牛乳を飲むことを想定
質と脂質で出来ていることがわかった。
して検証をした。牛乳を加熱し、ラップをかけたときとラップをかけないときとで形成された膜
牛乳にはカゼインとホエイの二種類が含質量を比べた。前者は膜ができたが、後者は前者より膜質量が減少した。この時前者の条件ではまれているが、どちらが主に膜形成に関係
ラップをはずした瞬間から膜ができ始めた。このことから、液面からの蒸発が防がれると、膜がしているのかを調べるために以下の実験をできないと考えられる。本実験（1,2）より、牛乳に膜が張らないようにする温め方としてラッ行った。
プをしながら牛乳を飲むことが最も有効だと考えられる。

1．はじめに牛乳を温めると膜ができる。私達は温めた牛乳を飲むときにこの膜を不快に感じたⅠ

牛乳膜の組成ため、膜が張らない牛乳の温め方はないだ○予備実験（１）

ろうかと考えた。

膜タンパク質がカゼインであると考えた道筋

本研究の目的は、実験を通して膜が張ら

ホエイと牛乳とで膜の質量を比較した。

ない牛乳の温め方を発見することである。

今回は低温殺菌牛乳を用いてホエイを作っ

牛乳の膜は液面にしか形成されないことかた。高温殺菌牛乳ではカルシウムはイオン

ら、液面の乾燥が膜の形成要因の一つだとの状態でなくなるため、レンネットを入れ考えた。

たときにホエイと脂肪分が分離しなくなるからだ。（６.参考文献※１）

2．研究対象本実験を始める前に、今回研究対象とす
る牛乳の膜について以下のことを確かめ
た。

○実験方法
１.レンネットを小さじ１杯のお湯に溶かす。
２.牛乳１L をなべで 35℃程度に加熱する。

Ⅰ.牛乳の膜はカゼインタンパク質から成る。
Ⅱ.本実験では 70℃に熱した牛乳にできる膜を規準とする。

３.クエン酸を加え、35℃に 10 分間保つ。
４.レンネットを加え 35℃のまま 5 分ほど待つ。
５.固まった牛乳をナイフでカットする。

６.５の状態の牛乳を 40℃に温め、固体と○実験方法（２）

液体を分離する。
７.ホエイを取り出し、ろ過する。
８.200ｍL のビーカーにホエイを入れ 70度まで熱する。

１.200ｍL のビーカーに牛乳を入れて、設定した温度まで熱する。
２.１と同じ温度に設定した恒温機にビー

９.70℃に設定した恒温機にビーカーを入れ 10 分間放置する。

カーを入れ 10 分間放置する。
３.ガラス棒を用いて牛乳の膜を回収し、ろ紙に乗せ実験室内で 1 日自然乾燥さ○結果（１）せる。

膜はできなかった。（写真１）
透明だったホエイが白くにごった。

４.膜質量を測定する。膜の乗ったろ紙の質量からろ紙の質量を引いたものを膜質量とする。一つの実験につき 10 回膜
質量のデータをとる。

○結果（２）(表１)加熱温度を変化させたときの平均膜質量

平均膜質量（ｇ）＋標準偏差
（写真１）
60℃

0.307±0.040013886

70℃

0.356±0.04575296

80℃

0.468±0.077430973○予備実験（１）の考察
ホエイでは膜が張らなかったため、膜はホエイタンパク質が主成分ではないと考えられる。このことから、膜はカゼインタン
パク質が主成分であるということができる。

温度を高くすると膜質量も増加する。
標準偏差について、60℃、70℃ではほぼⅡ

加熱温度と膜質量

牛乳は 60℃以上に温めることで、膜が等しい。80℃では他の 2 つに比べ高い値となった。

張る。また牛乳の沸点は約 100℃である。
このことを考慮したうえで予備実験を行い、本実験を行う上で最適な温度を探る。

○予備実験（２）の考察
80℃で牛乳の膜を作ろうとすると、沸点に近いため液面が安定せず形成される膜質○予備実験（２）
利根路牛乳を用いて、異なる温度で加熱したときに形成された膜質量を比較する。

量にもばらつきが出るのではないかと考えられる。また、60℃で形成される膜質量は少ないため、本実験で様々な条件を設定して膜質量を測定しても、値が小さいため変量を示す。
（表２）タンパク質の質量は差が化が見づらいのではないかと考えられる。

ないとみなす。

よって、70℃で形成された膜を研究対象とこれらの平均値の差が統計的に有意かをするのがよい。

Ⅲ

牛乳の種類と膜質量

３.ガラス棒を用いて牛乳の膜を回収し、次に、殺菌方法や脂質の量で膜質量が変化するかを確かめ、今回の実験で基準となろ紙に乗せ実験室内で 1 日自然乾燥させる。

る牛乳を利根路牛乳とした。基準を定めた

４.膜質量を測定する。膜の乗ったろ紙の理由が適切であることを示すため、予備実

質量からろ紙の質量を引いたものを膜験の方法を以下に示す。

質量とする。一つの実験につき 10 回
膜質量のデータをとる。

○予備実験（３.１）
高温殺菌牛乳（明治北海道牛乳、利根路○結果（３．１）
0.35牛乳）、電気殺菌牛乳（農協牛乳）、を用い0.3て比較する。

0.25（ｇ）

牛乳）、低温殺菌牛乳（タカナシ低温殺菌○実験方法（３.１）
１.200ｍL のビーカーに牛乳を入れて、70℃まで熱する。

0.2
0.15
0.1
0.05
0

２.70℃に設定した恒温機にビーカーを入

低温

れ 10 分間放置する。

農協

利根

明治

平均膜質量

（グラフ１）殺菌方法と膜質量の関係（表２）殺菌方法と膜質量の関係
殺菌方法

ﾀﾝﾊﾟｸ質

脂質

平均質量

低温殺菌

66℃30 分

3.3g

3.7g

0.2556g

農協

115℃20 秒

3.1g

3.6g

0.287g利根

130℃3 秒

3.4g

3.9g

0.258g

明治140℃3 秒

3.4g

4.0g

0.2956

参考までに、パック裏の栄養成分表示（６.

確かめるために一元配置の分散分析を行っ参考文献※２）よりタンパク質と脂質の質た。ｐ＝0.008437781>0.001 より、今回使用した牛乳の膜質量には有意差が見られない。よって、牛乳の殺菌方法は出来上がった
牛乳の膜質量に関係ないことがわかった。

○結果（３.２）○予備実験（３.２）
牛乳内に含まれる脂質と膜質量の関係（ｇ）

無脂肪乳（タカナシおいしい無脂肪乳）、
低脂肪牛乳（タカナシ低脂肪乳）、ノンホ
モ牛乳（大阿蘇牛乳）、利根路牛乳を比較する。ノンホモ牛乳とは均質化をしていな
い牛乳のことで、液面に破砕されていない
脂肪球が存在する。今回の実験では脂質が

4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
無脂肪乳

多い条件の牛乳として使用した。

低脂肪乳 利根路牛乳 ﾉﾝﾎﾓ牛乳

平均膜質量×10

脂質○実験方法（３.２）（グラフ２）脂質と膜質量の関係性を示すグラ

実験方法（３.１）と同様の実験を行い

フ

膜質量のデータをとる。

殺菌方法

ﾀﾝﾊﾟｸ質

脂質

平均質量

無脂肪乳

130 度 2 秒

3.8g

0.1g

0.149g低脂肪乳

130 度 2 秒

3.3g

1.9g

0.196g

利根路牛乳

130 度 3 秒

3.4g

3.9g

0.258g

ﾉﾝﾎﾓ牛乳130 度 2 秒

3.7g

3.3g

0.319g（表３）脂質と膜質量の関係性
これらの平均値の差が統計的に有意かを確かめるために一元配置の分散分析を行った。ｐ＝4.904×10^13＜0.001 より、①～④の牛乳の膜質量には有意差が見られる。
よって、牛乳に含まれる脂質の量は出来上がった牛乳の膜質量に関係があることがわかった。

○予備実験（３）の考察
実験（３.１）より、牛乳の殺菌方法は出来上がった牛乳の膜質量に関係ないといえる。
実験（３.２）より、牛乳内に含まれる脂質の質量が大きくなると、膜の質量は大４．本実験（１）湿度による膜質量の変化
密閉容器に牛乳を入れて、湿度の高い状
況と低い状況を設定し膜の形成に違いがあるか確かめる。

きくなる。
このことから、高温殺菌、成分無調整乳

今回は自作の乾湿計を用いて湿度を測定である利根路牛乳を基準として本実験で使した。また、この実験を行ったのは 7 月で用することにする。利根路牛乳を基準としある。

て考えることにより、成分無調整の牛乳で（写真２，３）のようにデジタル温度計

あれば、どんな種類のものであっても今回を用いて温度を測定したものを乾球温度、検証する「牛乳の膜が張らないようにする

先を湿らせたキムワイプで包んだ温度計で温め方」が適用できると考えられるからで測定したものを湿球温度として湿度を測定

ある。

する。
以下の図で示す条件③（図１）と条件④

３.仮説
予備実験を踏まえて仮説を設定した。

（図２）の湿度をこの方法で算出したところ（表２）、明確な差が見られたため、条件①を湿度の高い状況、条件②を湿度の低い状況として設定した。

○牛乳が加熱されていて、液面が乾燥しているときに膜が形成される
この仮説を元に、液面の乾燥の度合いを湿度で表し、実験（１）を行った。
実験（１）は実際の生活で実践できない条件であるため、実験（２）では実生活でも実践できるような方法として、ラップをかけることで液面からの水分蒸発を防ぎ、コップの中の湿度を高くするという方法を考えた。

（写真２）左下の茶色い部分が測定部（写真３）キムワイプで包んだところ（図１）条件③（図２）条件④（表４）測定した温度と算出した温度
乾球温度（℃）

7

湿球温度（℃）

湿度（％）

条件③

36.1

33.4

83.07

条件④

36.9

30.7

64.09

教室内

36.5

32.9

77.95

る。
実験方法
①湿度が高い②湿度が低い という二つの条件を設定し、それぞれで以下のプロセスを実行する。
１.50℃の水 300mL を簡易真空容器にいれる。
２.70℃に熱した牛乳を容器の中央に設置する。
３.10 分間放置し、膜が形成されたかどうかを確かめる。（写真４）

実験結果（１）
膜質量を測定した結果をいかに示す。

（写真４）条件④実験の様子（表５）湿度による膜質量の変化
条件

膜質量（ｇ）①湿度が高い0.00②湿度が低い

0.07

（写真５）
（写真６）
表５の膜質量の差と写真５，６から、湿度が高い条件下では膜が形成されず、湿度が低い状況下では膜が形成されるといえ５.本実験（２）

条件④を設定するときには、ここでラ

実際に牛乳を飲む時に近い状況での膜質量の変化

ップをかける。
３.ガラス棒を用いて牛乳の膜を回収し、③ラップをかけない ④ラップをかけるという２つの条件を設定し、蒸発量の違い
による湿度の変化と膜の形成に違いがあるか確かめる。

ろ紙に乗せ実験室内で 1 日自然乾燥させる。
４.膜質量を測定する。膜の乗ったろ紙の質量からろ紙の質量を引いたものを膜質量とする。一つの実験につき 10 回膜実験方法

質量のデータをとる。

１.200ｍｌのビーカーに牛乳を 70 度まで熱する。
２.70℃に設定した恒温機にビーカーを入れ 10 分間放置する。

実験結果（２）
膜質量を測定し、以下の（表６）にまとめた。

（表６）ラップの有無による膜質量の変化
りも膜質量を減少させることができるとい条件

膜質量の平均±標準偏差（ｇ）③ラップをかけない

0.356±0.043405069④ラップをかける0.227±0.041964271

この二つの平均値の差が統計的に有意かえる。すなわちラップをかけたときのほうを確かめるためにマン・ホイットニー検定

が、膜質量の減少が見られる。条件④におを行った。それぞれ 10 回しかデータを得いて、ラップをかけている間は膜が形成さられなかったため、ｔ検定だと信頼できるれなかったが、実験開始から 10 分後にラ値を得られないと考えたためだ。

ップをはずすと急激に膜が形成され始め

ｐ＝0.000381058＜0.001

より、条件③の膜質量と条件④の膜質量には有意差が見られる。よって、条件④の方が、条件③よ

た。

５．考察
実験（１）より、条件①では容器の中のが蒸発し膜ができ始めるため、ラップをしながら牛乳を飲むことが最も有効だと考えられる。

水蒸気が飽和に達しており、牛乳の液面から急激に蒸発が起こらず、蒸発量が一定だ
ったため膜が形成されなかったと考えられ

６.参考文献る。条件②ではシリカゲルが水蒸気を吸収

東工大 ScienceTechno「牛乳の膜を科学すすることにより蒸発量が多かったため膜形る」

成が促進されたと考えられる。

https://www.t-

実験（２）より、ラップをしているとき

scitech.net/history/miraikan/shokuhin/に膜が形成されなかった理由としては、実kouzou3.html

験（１）の条件①と同様、牛乳の液面付近

東毛酪農業共同組合「タンパク質の熱変で水蒸気が飽和している状況が作り出され性」

たことにより、急激な蒸発が起こらなかっ

http://www.milk.or.jp/belief/heatdenat

たからだと考えられる。

uration.html

よって牛乳に膜が張らない温め方とし（※１）かわしま屋パンフレットより引用て、マグカップにラップを張ることが有効（※２）栄養成分表示による記載は「乳及びだと考えられる。しかし牛乳の温度が高い

乳製品の成分規格等に関する省令」

状態でラップをはずすと、液面から急激に

に基づく

水分

消臭剤の除菌効果
群馬県立前橋女子高等学校 ３年

科学的探究Ⅲ 李水民

研究の概要
消臭剤の除菌効果について研究を行い、より効果的な使用方法を探るため、空気中から採取したカビを培地で繁殖させ、そこに様々な液体を加えた。
実験１では、消臭剤、消毒用アルコール、食卓スプレー、緑茶と除菌方法を変え比較した。すると、それぞれ特徴的なカビの大きさの変化が見られたが、除菌効果が得られたのは消臭剤だけだった。実験２では、消臭剤の濃度を変えて除菌効果を検証した。すると、カビは 50％、70％、100％の順に小さくなるという結果が得られた。培地のふたにテープを巻きつけた実験３では、全ての濃度の消臭剤で除菌効果と防菌効果に差がな
かったことから、濃度を低くしても効果が劣るとはいえないという結論に至った。
これらの実験から、消臭剤には高い除菌効果が見られ、また用途に応じて除菌方法を変えるとより効率的に使用できる、という結論が得られた。

１．研究の動機及び目的③実験内容に沿った消臭剤等を加える。こ私たちの身近にある消臭剤。その大々的のとき、マイクロピペットで培地全体に行にアピールされているキャッチフレーズはき渡るようにかける。
（図２）予備実験よ「99.9％除菌」である。しかし、これは一り最も適当な量は 3.00ml であることがわ

体どのように使用した場合に得られる結果かった。

なのだろうか。また、除菌効果を最大限に得られる使用方法はあるのだろうか。ここでは私たちの生活に身近な方法で、消臭剤の除菌効果を検証していく。
２．実験方法

【図２】回しながら全体に行き渡らせる①標準寒天培地のふたを開け、２時間放置する。37℃の恒温器で保管し、カビを増殖させる。

３．実験上での定義
除菌、殺菌、防菌、抗菌など多くの言葉②①のカビの胞子の一部を新しい寒天培地があるが、実際の定義はやや曖昧である。

に移し、（図１）37℃の恒温器で 72 時間保

そこでこの実験ではカビの大きさによる消管する。

臭剤の効果について以下のように定義する。
→

除菌→カビのコロニーが小さくなること
防菌→カビのコロニーの大きさが変わらな
いこと【図１】基本となるカビ培地の作成

４．計測方法

６．実験１：除菌方法を変える

カビのコロニーの大きさを数値化するた
め、次のような方法を設定した。

６－１概要
普段除菌する際に使うものは消臭剤に限らず様々なものがある。この実験では消臭剤とその他を比較し、どのくらい効果があるか検証した。
６－２実験方法
基本のカビ培地に実験対象の液体を【図３】上の図は、１×１＋0.5×５＝3.5と数える

3.00ml ずつ加える。そしてカビのマスの増減を調べる。

培地に１cm 方眼のマス目を印し、カビ○使用した液体のコロニーが全て埋まったものを１マス、消臭剤（100％、70％）、消毒用アルコー

半分以上埋まったものを 0.5 マスとして数

ル、食卓用除菌スプレー（同社の商品でえた。（図３）

99%除菌の記載があったもの）、緑茶

５．仮説

消臭剤を薄めるために水道水を沸騰させ消臭剤の除菌効果を確かめ、より高い効果を得る方法として、次のような仮説を設定し検証を行った。

比較として滅菌水のみを投入した培地も育て、確かにカビは増加し続けることを示
した。

【仮説１】
他の除菌方法と比較しても、消臭剤には高い効果がみられるて冷やした滅菌水を用いた。

→実験１へ

それぞれ５つずつの培地で実験した。実験日数は、培地がカビで全て埋まってしま
い計測出来なくなってしまった６日目まで
とする。

【仮説２】
消臭剤の濃度が原液に近いほど、高い除菌効果が得られる→実験２へ

数値は液体投入前を基準で０とし、そこからのカビのマスの増減を示した。
以下の図は左が投入前、右が６日後のカ
ビ培地の様子である。
縦軸：カビのマスの増減（マス）横軸：日数（日目）
凡例：実験サンプルの番号

６－３実験結果〇消臭剤 100％50

カビのマスの増減（マス）

45
40
35

【図４】消臭剤 100％①のカビ培地

30
25

５つの培地のうち４つの培地でカビの減20少がみられた。（グラフ１）

15①は最終的に９マスまで増加し続けたた

10め、除菌効果は他と比べて低かったといえ5る。（図４）

0-5②、④はいったん減少すると元の大きさ
①

②

③

④

⑤

前

0

0

0

0

0

1

4.5

-5.5

-1

-4.5

-4

2

6

-4.5

1

-4

-3

3

7

-4

2

-3

-2

4

7

-3

2

-2

1

5

7.5

-2

3

-0.5

2

6

9

-0.5

3.5

0

2.5

日数（日目）

まで大きくなることはなかった。除菌効果がみられ、その後高い防菌効果があったといえる。
③、⑤はそれぞれ２日目、３日目まで除菌効果が続いた。その後は防菌効果のみとなり、②、④よりもその効果は低かったといえる。
全体を通し、個体差はあったが除菌と防菌の２つの効果がみられた。なお、滅菌水【グラフ１】消臭剤 100％のみを投入した場合は、３日目で培地全体（①～⑤：実験サンプル）の 35 マスが埋まったため、消臭剤には極めて高い２つの効果があるといえる。

○消毒用アルコール

50

50

45

45

40

40

カビのマスの増減（マス）

カビのマスの増減（マス）○消臭剤 70％

35
30
25
20
15
10
5

30
25
20
15
10
5
0

0
-5

35

①

②

③

④

-5

⑤

①

②

③

④

⑤

前

0

0

0

0

0

前

0

0

0

0

0

1

-4.5

-3

-5.5

-4.5

-3

1

1

0

0

-0.5

2

2

-1

2

-2.5

-4

1.5

2

1

0

1

1

2

1

0

1

1

2.5
2.5

3

0

3

-1.5

-4

2

3

4

1

4

1.5

-4

3

4

1

0

1

1

1.5

0

1

1.5

3

1.5

0

1

1.5

3.5

5

3

5.5

2

-4

3.5

5

6

3.5

6

2

-3

4

6

日数（日目）

日数（日目）【グラフ２】消臭剤 70％【グラフ３】消毒アルコール（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図５】消臭剤 70％①のカビ培地【図６】消毒用アルコール①のカビ培地

1 日目は全ての培地でカビの減少がみら全ての培地において同様の結果がみられれた。（グラフ２）（図５）２日目からは個た。（グラフ３）（図６）カビが小さくなる

体差が生じ、④を除いて４日目からは元のことはほとんどなかったが、消臭剤に比べ大きさを超えた。

カビの６日目の大きさが著しく小さかっ

消臭剤 100％と比べると除菌効果が失われるのが早く、また 6 日目の大きさはより大きくなった。

た。
よって除菌効果はないが、防菌という面
では消臭剤を上回るといえる。

〇緑茶

50

50

45

45

40

40

カビのマスの増加数（マス）

カビのマスの増減（マス）〇食卓スプレー

35
30
25
20
15
10
5

30
25
20
15
10
5
0

0
-5

35

-5

①

②

③

④

⑤

①

②

③

④

⑤

前

0

0

0

0

0

前

0

0

0

0

0

1

0

1

0.5

0

-1

1

16

5

12

13.5

11.5

2

3

3

3.5

3

-0.5

2

31.5

11.5

17

25

24

3

16.5

8.5

10.5

8

5.5

3

33

24.5

32

38

36.5

4

27.5

12.5

15

12.5

11

4

33

41

41

38

39

5

29.5

18.5

22.5

16.5

17

5

33

45.5

40

38

39

6

36

24.5

26

20

18.5

6

33

49

40

38

39

日数（日目）

日数（日目）【グラフ４】食卓スプレー【グラフ５】緑茶（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図７】食卓スプレー①のカビ培地【図８】緑茶①のカビ培地

全ての培地において同様の結果がみられ６日目には全ての培地がカビで埋まった。（グラフ４）（図７）カビが小さくなる

た。（グラフ５）（図８）①、④は３日目、

ことはあまりなく、２日目まではカビの増⑤は４日目、③は５日目、②は６日目で全

加は少なかった。しかし３日目からは急激て埋まったため、滅菌水のみが３日目であに増加し始め、培地のほとんど全てがカビったことを考慮すると、低いが防菌効果はで埋まった。よって、除菌効果はなく、一あったといえる。

時的な防菌効果のみあるといえる。

○滅菌水

６－４考察
それぞれが持つカビへの効果として次の50

ようなことがいえる。

カビのマスの増減（マス）45

消臭剤 100％→除菌効果＋防菌効果

40

消臭剤 70％→除菌効果＋防菌効果

35

消毒用アルコール→高い防菌効果30

食卓スプレー→一時的な防菌効果

25

緑茶→低い防菌効果

20
15

またそれぞれを比較すると、除菌効果で

10

は、消臭剤 100％と消臭剤 70％で日数で5も大きさでも大差はなかった。防菌効果で0

は、消毒用アルコールの防菌効果は日数、

①

②

③

④

⑤

前

0

0

0

0

0

1

12

7.5

15.5

14.5

12

ーは毎日使うものとの用途から考えて、一

2

42

17.5

44

23

39.5

時的な防菌効果でも構わないようだ。緑茶

3

42

43

44

37.5

39.5

4

42

43

44

37.5

39.5

5

42

43

44

37.5

39.5

6

42

43

44

37.5

39.5

大きさ共に圧倒的に高かった。食卓スプレ

は他の液体と比較するとほとんど効果はみられないが、日数から考えると何もしないよりはマシ程度の効果はあるといえる。

日数（日目）【グラフ６】滅菌水（①～⑤：実験サンプル）

６－５結論
カビの除菌には消臭剤が最も有効である
用途に応じて除菌方法を変えること
で、より高い効果が得られる
除菌→消臭剤
長時間の防菌→消毒用アルコール
短時間の防菌→食卓スプレー【図９】滅菌水①のカビ培地
全ての培地で２日目、または３日目でカビがいっぱいになった。（グラフ６）（図９）７．実験２：消臭剤の濃度を変える
７－１概要

７－２実験方法
基本のカビ培地に濃度を変えた消臭剤を消臭剤に記載されている使用量の目安は
布が湿り気をおびるまでとなっている。しかし普段そこまでスプレーするだろうか。
もし使用量が足りない場合、除菌効果は劣るのだろうか。そこで実験２では使用量について検証を行うことにした。

それぞれ 3.00ml ずつ加える。そしてカビのマスの増減を調べる。
薄めるときに使用したのは水道水を沸騰させて冷ました滅菌水である。
数値は液体投入前を基準で０とし、そこからのカビのマスの増減を示した。

しかし単に投入する量を変えると、カビそれぞれ４つずつの培地で実験した。実に接する消臭剤の分子数は変わらずかさだ験日数は、培地がカビで全て埋まってしま

けが変化する。（図 10）い計測出来なくなってしまった６日目までとする。
以下の図は左が投入前、右が６日後のカ
ビ培地の様子である。

↓

縦軸：カビのマスの増減（マス）横軸：日数（日目）
凡例：実験サンプルの番号【図 10】カビに接する
消臭剤分子数は変わらない
そこで、投入する消臭剤の量は同じで濃度を変えることによって、カビに接する消臭剤分子数を変化させることにした。
（図
11）

↓

【図 11】濃度を変えた場合

７－３実験結果

18

18

16

16

カビのマスの増加数（マス）〇消臭剤 70％

カビのマスの増加数（マス）〇消臭剤 100％

14
12
10
8
6
4
2
0
-2

14
12
10
8
6
4
2
0

①

②

③

④

-2

①

②

③

④

前

0

0

0

0

前

0

0

0

0

1

-1

-1

0.5

0

1

0

2

1

-1

2

-0.5

-0.5

1.5

0

2

0.5

4

2

-1

3

0

-0.5

1.5

2

3

1

4

2

0

4

-0.5

-0.5

2.5

2

4

0

3.5

3

0

5

1.5

-0.5

4.5

2

5

1

4.5

4.5

3

6

0.5

-0.5

4.5

2

6

1

6

5

2.5

日数（日目）

日数（日目）【グラフ７】消臭剤 100％

【グラフ８】消臭剤 70%（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図 12】消臭剤 100％①のカビ培地
４つのうち２つの培地で減少がみられた。（グラフ７）①、②とも１日目で減少はとどまり、（図 12）その後はほとんど変わらなかった。③は減少せず、日を追うごとに緩やかに増加した。よって、消臭剤投入から１日目は除菌効果があり、それ以降は防菌効果があるということがいえる。

【図 13】消臭剤 70%①のカビ培地
４つのうちカビの減少がみられたのは１つだけだった。（グラフ８）①、②、③は日を追うごとに増加していった。
（図 13）
消臭剤 100％と異なる点は６日目のカビの大きさで、全体的に 100%よりも大きかった。よって、70%は 100％よりも除菌効
果、防菌効果ともにやや劣るといえる。

〇消臭剤 50％

〇滅菌水

18

60

カビのマスの増加数（マス）

カビのマスの増加数（マス）

16
14
12
10
8
6
4
2

50
40
30
20
10

0
-2

①

②

③

④

0

①

②

③

④

0

0

0

0

0

0

0

前

0

1

0

4.5

4.5

-0.5

1

28.5

8

12

13.5

2

1.1

6

8.5

1.5

2

51.5

20.5

32.5

21.5

3

1.5

7

12

2.5

3

51.5

55

38

28

4

4.5

8.5

10.5

5

4

51.5

55

56

52

5

8.5

13.5

14.5

9

5

51.5

55

56

52

6

8

12

17

10.5

6

51.5

55

56

52

前

日数（日目）

日数（日目）【グラフ９】消臭剤 50％【グラフ 10】滅菌水（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図 14】消臭剤 50％①のカビ培地
４つ全ての培地でカビの減少はみられなかった。（グラフ９）（図 14）
カビの増加数も６日目の大きさも 100%に比べて大幅に増加している。
よって、消臭剤 50%は防菌効果がなく、防菌効果も 100%、70%に比べてかなり劣るといえる。

【図 15】滅菌水①のカビ培地
１日目、２日目、３日目のいずれかで４つ全ての培地がカビで埋まった。
（グラフ10）（図 15）

７－４考察カビの増加数は多い順に 50%、70%、
100％となったことから、除菌効果は100%、70%、50%の順に高く、濃度に比
例することがいえる。
ただし、100%と 70%にあまり差はなかった。
また滅菌水のみを加えた場合、3 日目で５つ 35 マス全てカビで埋まったことか

８．実験３
８－１実験方法
実験２と同様。消臭剤を投入後培地のふたをテープで１周して固定する。
実験２で５日目と６日目に差がみられなかったので、実験期間は５日目までとする。
以下の図は左が投入前、右が５日目のカビ培地の様子である。

ら、50％まで薄めても効果はあることがいえる。

縦軸：カビのマスの増減（マス）横軸：日数（日目）

７－５結論
消臭剤の除菌効果、防菌効果は濃度に比例する
ただし、100%と 70%に大差はなく、50%まで薄めても滅菌水に比べてかなりの効
果がみられる

次に、結果に信憑性を持たせるためさらに同様の実験を行うことにした。
前回の実験で消臭剤がふたから少し漏れてしまっているのではないかと思い、消臭剤を投入した後ふたをテープで固定することにした。

凡例：実験サンプルの番号

８－２実験結果

18

18

16

16

14

14

カビのマスの増加数（マス）○消臭剤 70％

カビのマスの増加数（マス）○消臭剤 100％

12
10
8
6
4
2
0

10
8
6
4
2
0
-2

-2
-4

12

-4

①

②

③

④

前

0

0

0

0

-0.5

1

-1

-1

-0.5

-1.5

-0.5

2

0

0

0

0

-0.5

-0.5

3

0.5

0.5

0

0

0

0

4

1.5

0.5

0.5

0

0.5

1

5

1.5

0.5

1.5

1

①

②

③

④

前

0

0

0

0

1

-1.5

-1.5

0

2

-4

-2

0

3

-4.5

-0.5

4

-3.5

0

5

-3

0.5

日数（日目）

日数（日目）【グラフ 11】消臭剤 100％

【グラフ 12】消臭剤 70％（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図 16】消臭剤 100％①のカビ培地
全ての培地でカビの減少がみられた。
（グラフ 11）（図 16）全体の結果を通して実験２では２つの培地で緩やかな増加がみられたのに対し、実験３ではほとんど増加することはなかった。

【図 17】消臭剤 70％①のカビ培地
全ての培地でカビの減少がみられた。
（グラフ 12）（図 17）全体の結果を通して実験２ではやや多い
増加がみられたのに対し、実験３ではほとんど増加することはなかった。また実験３の消臭剤 100％と比べて、除菌効果は低か

ったが、防菌効果に差異はあまりなかっ

このことから、100％と 70％の差はあまた。

りなかったといえる。

○消臭剤 50％

○滅菌水

18

60

14

カビのマスの増加数（マス）

カビのマスの増加数（マス）

16

12
10
8
6
4
2
0

50

40

30

20

10

-2
-4

0

①

②

③

④

①

②

③

④

前

0

0

0

0

前

0

0

0

0

1

-0.5

0.5

-2

-1

1

42

23

39

49.5

2

0

0.5

-1.5

-0.5

2

42

41.5

39

49.5

3

0

0.5

-0.5

0.5

3

42

41.5

39

49.5

4

1.5

0.5

0

1

4

42

41.5

39

49.5

5

2

1

1

2

5

42

41.5

39

49.5

日数（日目）

日数（日目）【グラフ 13】消臭剤 50％【グラフ 14】滅菌水（①～⑤：実験サンプル）（①～⑤：実験サンプル）【図 18】消臭剤 50％①のカビ培地
４つのうち３つの培地でカビの減少がみられた。（グラフ 13）（図 18）
実験２では 17 マスまで増加したのに対し、実験３では最大で２マスまで増加した。

【図 19】滅菌水①のカビ培地
４つのうち３つの培地は１日目で全てカビで埋まり、残りの１つの培地は２日目で全てカビで埋まった。
（グラフ 14）（図19）

８－３考察ふたにテープを巻きつけると、実験２と３で差がみられたことから、ふたから消臭剤が漏れていた可能性があることがわかった。
消臭剤 100％、70％、50％で除菌効果、防菌効果ともに大差がなかったことから、濃度を低くしても効果が劣るとはいえな
い。

８－４結論
カビに接する消臭剤分子の数が変わっても消臭剤の効力に影響はしない。よって、使用量が目安より低くても効果が劣るとはいえない。

惑星の“旬”～惑星の運動シミュレーションによる長期的見頃予報～
上野萌恵、加藤愛理、三浦天子（高３）【群馬県立前橋女子高等学校 地学部】

１．要旨、概要
はじめに、“旬”、つまりここで言う見頃とは、高校生や中学生が生徒のみでも天体観察を実施しやす
い、日没から 22 時の時間帯にその惑星を見ることができる時期、と定義する。各惑星のある日の赤経・赤緯を調べ、変換式を用いて、黄経・黄緯に変換した。ここから、すべての惑星は黄道上を公転周期の値で円運動するものと近似し、地球から見た太陽の方向と各惑星の方向のなす角を 10 年間追跡した。
当初は、春分点とのずれが数値に誤差を与えているのではないかと考え、春分点の一日の移動角度を求
め、出てきた数値と黄経の和を算出したが失敗に終わり、地心黄経・黄緯から日心黄経・黄緯に乗り換えるなどの試行錯誤を重ねた結果、比較的良好な計算値を得ることができた。この計算により、惑星の“旬”の時期をわかりやすく示すことができ、高校生や中学生が惑星の観察計画を立てるときに役立つと思われる。

２．問題提起、研究目的
私たち地学部は、定期的に観測合宿を行っている。その際、より多くの惑星を見ることのできる時期に合宿を行いたいと考え、どの時期にどんな惑星を見ることができるのか、ということについて複数の文献を用いて調べた。しかし、特定の日または数日分の惑星の情報を知ることはできたが、どの時期にどの惑星が見えるのか等、全体をふかんする情報を調べることが困難だった。そこで、各惑星が、いつ、どの方向に見ることができるのか、という情報が一目でわかるような、将来 10 年間の長期的な惑星カレンダーを作ることにした。
中高生が惑星を観察するときに、各惑星の見頃の時期がいつなのかを一目で理解できる長期間（10 年間）の見頃カレンダーを惑星の運動シミュレーションにより予報し、作成する。
３

研究方法
天文年鑑 2017 より、2017 年 4 月 7 日 0:00 の赤経、赤緯から、以下の方法で黄経を求める。
･赤経、赤緯で表されたものを次の式を連立して、黄経、黄緯へと変換する。各惑星は、ほぼ黄道上を通るとする。
cosβcosλ=cosδcosα
cosβsinλ=sinεsinδ+cosεcosδcosαsinβ=cosεsinδ- sinεcosδsina（赤経を α、赤緯を δ、黄経を λ、黄緯を β、黄道傾斜角をεとする。
）･それぞれの惑星の公転周期を調べ、その値から１日回転角を求める。
･エクセルで 2017 年 4 月 1 日から 2026 年 3 月 31 日まで日付を出し、ある一日の惑星の位置を求めるために、同時刻における値を基準として、そこに 1 日回転角を足していくことで、地球から見た惑星の位置

黄経
黄緯
周期
太陽からの距離

１日回転角

2017/4/1
2017/4/2
2017/4/3
2017/4/4
2017/4/5
2017/4/6
2017/4/7
2017/4/8
2017/4/9
2017/4/10
2017/4/11
2017/4/12
2017/4/13
2017/4/14
2017/4/15

水星
0.545342283
0.046772798
87.9704625 [day]57910000000 [m]0.071423807 [rad]0.116799443
0.188223249
0.259647056
0.331070863
0.402494669
0.473918476
0.545342283
0.616766089
0.688189896
0.759613703
0.831037509
0.902461316
0.973885123
1.045308929
1.116732736

0.11679944
0.18822325
0.25964706
0.33107086
0.40249467
0.47391848
0.54534228
0.61676609
0.6881899
0.7596137
0.83103751
0.90246132
0.97388512
1.04530893
1.11673274

456.6921151
460.7843978
464.8766805
468.9689631
473.0612458
477.1535285
481.2458112
485.3380939
489.4303765
493.5226592
497.6149419
501.7072246
505.7995073
509.8917899
513.9840726

情報を求めた。
･出てきた数字を度数法に直し、360°で MOD をかけた後に出てきた値を、黄経とした。
しかし、この方法には誤りが生じた。惑星とは、「惑」という文字が付くほどで、そこまで規則正しく動いて見えるわけはない。そこで、私たちは、太陽を中心とした、日心座標をもとにして、カレンダーの作成を試みた。
･国立天文台のホームページから、春分である 3 月 20 日 19 時 28 分 56 秒における地球と各惑星の日心座標を求めた。その値から、1 日回転角を用いて、日心黄経における地球、また各惑星の位置を求
め、x,y 座標平面上として表した。
･地球を始点、太陽を終点としたベクトルを A ベクトル、また、地球を始点、対象惑星を終点としたベクトルを B ベクトルとした。その 2 つのベクトルより、ベクトル間角度差を求めた。
しかし、この角度差とは、地球から見た太陽と惑星の角度差のみを示すだけのものであり、太陽を中心として左右どちら側にこの角度が展開されているのかを知ることはできなかった。そこで、以下の式を用いた。
MOD(惑星の黄経―地球の黄経,2π)－π･地球の日心黄経から対象惑星の日心黄経を引き、差を求める。この差に上の計算をすることによって、得られた差を 0 度から 360
度の中に収めることができる。上記の式を使ったことにより、0 度
から 180 度までに含まれる値は負の数に、また、180 度から 360 度までに含まれる値は、正の数になる。求められた値が正の数である
か、または負の数であるか、という点でエクセルを用いて判定し、角度の展開方向を特定した。
これによって、正確だと考えられる惑星カレンダーを作ることができると考えた。
４

結果

５

考察
この方法が確かであるという確証が無かったため、国立天文台のホー

ムページより、内惑星の場合は外合、東方最大離角、内合、西方最大離角、また外惑星の場合は、合、東矩、衝、西矩にあたる日を求め、研究によって得られた予報と照らし合わせ、標準偏差を求めた。火星を除く多くの惑星において、ほぼ一致していることが分かった。

火星の標準偏差のみが非常に大きくなった理由を知りたいと考えた。現在考えられる理由は、軌道の形である。通常、惑星の軌道は楕円軌道であるが、本研究では、円軌道として考えている。火星の大きなずれは、このことが大きな影響を与えていると考えることができる。また、火星は比較的近いため、少しのゆがみで大きな誤差が発生することや地球の軌道平面に対して、火星の軌道平面が傾いていることが考えられる。

惑星
離心率
誤差の日数
水星
0.2056
13
金星
0.00683
火星
0.093486
木星
0.048513
土星
0.05559
天王星
0.046310
海王星
0.00908

６

結論
結果から惑星カレンダーを作成してみたところ、右図のようになった。ここで、日没の時間として、2017 年の冬至と夏至の日没の時
間の平均をとった。そして、日没の時間に太陽との角度差が 0°以
上 30°未満をギリ西、30°以上 60°未満を西とする。次に、日の入りから 22 時にかけて見える角度を日ごとに求める。この値の最大値から(最大値)－15°をギリ東、(最大値)－15°から(最大値)－
60°を東、残りの角度を南とする。しかし、前述の見頃の定義が実際に通用するか否かの確証はないため、これからの研究で実際に観測を行っていきたいと考えている。
これらの結果を用いて、下記のカレンダーを作成した。

７． 参考文献・参考 WEB
１）天文年鑑 2017２）国立天文台 WEB

http://eco.mtk.nao.ac.jp/cgi-bin/koyomi/cande/sun_rect.cgi

３）国立天文台 天象

http://eco.mtk.nao.ac.jp/cgi-bin/koyomi/cande/phenomena.cgi

地球照～地球照から議論する地球は青いのか？！～
群馬県立前橋女子高校地学部

３年 六本木美里 佐野穂美

２年 櫻井葉月 河合春佳

1.序論・研究目的
地球照とは、新月または三日月のような細長い月の影の部分が地球の光を反射して見える現象である。地球上にいる限り地球の青さを感じることはできない。そこで、地球の光を反射して見らることができる地球照を利用すれば、地球上でも青さを感じることができるのではないかと考えた。太陽照より地球照の方が青の割合が高いという本校の先行研究を踏まえ、一日の地
球照を連続的に撮影し、高度による色の変化から地球の青さを分析することにした。写真を分析した結果、グラフの多くの点で地球照は太陽照よりも青さの割合が高くなった。地球照は常に太陽照よりも青いといえると考えられるが正確性が低いため、さらに詳しい分析を進めている。

2.分析方法・結果
図１

10 月 23 日に前橋女子高校の屋上で 5 分おきに撮影した RAW 画像を用いて分析し、太陽照と地球照それぞれの光の色の割合 (R:赤 G:緑 B:青) 、誤差を出した（グラフ１）。
また、図１は地球照が見えるまでの太陽の光の道筋を表している。

グラフ１

15.2 度
16.0 度

13.6 度

4.4 度

1.9 度

グラフ２

青さ…Ｂ(青)/Ｇ(緑)緑の値を基準とした青の割合がどのくらいかを定義したもの。

３.考察と展望
時間経過による色の変化や月の昇るときと沈む時との色の違いを調べたところ、沈む月は時間が経過するにつれて青の割合は下がり、赤の割合は上がって、昇る月はそれとは逆の結果が見られた。このことから、RGB の割合の変化には大気散乱が関係していると考えられる。しかし、グラフの中に特異点が見られ、誤差が大きく、正しい結果と言えない。
また、太陽照と地球照の青さを比較したところ（グラフ２）、ほとんどの部分で地球照の方が割合が高く、時間の経過で見てみても地球照は太陽照よりも常に青いと考えられるが、これは相対的にみたもので絶対的に見た場合や、大気散乱の影響を考慮していないためさらに詳しい分析が必要である。

教室内の CO2 濃度の上昇を抑える方法－植物の光合成作用を活用して－SS 探究２年

1.研究の背景

小渕七波

CO2 濃度の高い空気を吸うことは、集中力の低下や眠気の原因のひとつであると生物の授業で学んだ。また、冬季の教室内環境調査で、CO2 濃度が定められた基準値を大幅に上回っていることを知った。これは、冬季では教室
内の気温を保つために、換気の頻度が少なくなるためと考えられ、このような状況下で、教室内の CO２濃度の上昇を抑えるために、植物に光合成をさせ CO２を吸収させる方法を考えた。
2.仮説①

植物の個体ごとに光合成速度に差がある。

3.実験①

葉の単位面積あたりの光合成速度を計測

4.実験方法以下４種類の観葉植物を用いる。

手に入りやすく、価格が手ごろな 4 種を選択

左からガジュマル、ドラセナ、シェフレラ、パキラ

個体あたりの光合成速度を計算すると…

個体あたりの光合成速度(μ㏖/s・㎡)＝
単位面積当たりの光合成速度(μ㏖/s・㎡)×個体の総葉面積(㎡)

個体あたりの光合成速度(μ㏖/s・㎡)
順位

植物種

パキラを置けば
いいのか？

速度

しかし、

１位

パキラ

4.1

２位

シェフレラ

2.7

酸化炭素を吸収する部

３位

ガジュマル

0.5

分(同化器官)だけでは

４位

ドラセナ

0.1

なく、呼吸をして二酸化

植物は光合成をして二炭素を放出する部分(非ボトル中に高吸水性ポリマーを入れ、葉の道官と水を触れさせる。ボトルを人工気象器(照度 3960LX,温度25℃)に入れ、CO₂濃度測定器でボトル CO₂濃度の計測をする。葉面積あたりの CO2 交換速度を以下の式で求める。

同化器官)もある。
7.仮説② 非同化器官の CO２放出作用は教室に植物を置いた時の教室内の CO２濃度上昇に影響する。
8.実験② 単位質量あたりの非同化器官(幹、根)の部
分の CO２放出速度を計測
9.実験方法 実験①と同じ観葉植物を使う。
実験①と同じ方法を行い、ボトルの中に入れる試料を植物の幹、根を小さく切ったものとする。
10.計算方法
単位面積当たりの光合成速度(μ ㏖/s・㎡)×個体の総葉面積(㎡)マイナス

単位乾燥重量当たりの呼吸速度(μ ㏖/s・g)
×個体の乾燥重量(g)5.実験①結果・考察
12.0(μmol/

8.0

b

11.結果・考察《実験①の結果》
個体あたりの光合成速度
順位

植物種

速度

6.0

)

ｓ

a a に対してｂの有意差がある
a

a

10.0

1位

パキラ

4.1

2位

シェフレラ

2位

ガジュマル

2位

ドラセナ

4.0

2.0

0.0

ガジュマル

シェフレラ

パキラ

ドラセナ

ｎ＝９

単位面積当たりの光合成速度(μ㏖/ｓ)
図中の同英文字間には Tukey の多重検定(５%水準)で有意差がないことを示す。

６．結論
・植物の光合成速度に個体ごとに差がある。
・葉面積あたりの光合成速度は、ガジュマル、シェフレ
ラ、パキラが最も速い。
→教室に置く植物を選ぶ際、ガジュマル、シェフレラ、パキラを選ぶと良いのか？

参考文献「植物の光合成機能の評価」大阪府立大学大学院

光合成速度に
順位変化無し１位パキラ

実験①の結果から個体あたりの呼吸速度を引いた個体あたりの光合成速度(μ㏖/s)
順位

植物種

速度

1位

パキラ

4.0

2.7

2位

シェフレラ

2.6

0.5

3位

ガジュマル

0.4

0.1

4位

ドラセナ

0.1

非同化器官の CO２ 放出作用は、教室に植物を置いた時
２の教室内の CO２濃度上昇に影響しない。
12.今後の課題
パキラ１個を教室に置いたときの光合成速度を計算すると… 1.93 (μ ㏖/s)
1.89×10 (μ ㏖/s)

教室の CO２濃度上昇速度＜植物の光合成能力となる。したがって現段階ではパキラを１個置くと良いと考えられる。
実際に植物を教室に置いて、本当に教室内の CO２濃度の上昇を抑えることができるのか確かめる。
渋谷俊夫教授著

2 年 SS 探究 階段班 天方寛香、越沢琴奈
１.序論

6.本実験 2 の方法(1 歩の時間をそろえる)(1)背景:山を登った時に、大股と小股どちらが楽なのか気にな①上る前：本実験 1 と同様に心拍数を測定。
②階段を 1 歩 1／2 秒(=速く上る)、1 秒(=遅く上る)でそれぞれ1 段ずつと 1 段飛ばしで上った。

った。専門家の登山の本には「小股の方が楽」と記述されているが根拠がない。そこでその根拠を調べることにした。
(2)意義:山の一番楽な登り方がわかること(歩幅に注目して)(3)定義: 山→ 階段

7．本実験 2 の結果(n=23)

小股
→
1 段ずつ

疲れやすい

③上った後：心拍数を計測

大股→
1 段飛ばし→安静時の心拍数と階段を上った後のそれらの値の変化が大きいこと
また、私たちの実験では階段を上る速さを 2 つに分けて考えた。「到達するまでの速さ」と「足を出す速さ」である。
実験の際に「進行する速さ」→「到達時間」「足を出す速さ」→「1 歩の時間」
として扱い、それぞれの条件をひとつずつ変えて実験した。
(4)仮説:小股により進行する速さが遅くなるから、小股のほう

両側 t 検定をおこなった。
n.s.は有意差があるとは言えないことを示す。
**は 1％有意で差があると言えることを示す。

8．本実験 2 の考察が疲れにくい。

2.本実験１の方法(到達時間をそろえる)①上る前：次の計測器を使用して心拍数を計測した

心拍数

1 歩 1 秒で上ったときのみ 1 段飛ばしと 1 段ずつに統計的に有意差があると言える。また、このとき 1 段ずつで上ったときのほうが割合が 100%に近い(=上る前と上った後の心拍数の変化が少ない)ため、より疲れにくいと考えられる。
1 歩 1/2 秒で上ったときに差が出なかったのは、上る時間が短す
ぎたためだと考えられる。

9．本実験 2 の結論②前女の 5 階まで階段を 40 秒、66 秒かけてそれぞれ 1 段ずつと1 段飛ばしで上った。

1 歩 1 秒(=遅く上る)で上ったとき(=足をだす速さをそろえる)は、1 段ずつのほうが疲れにくい。
1 歩 1/2 秒(=速く上る)で上ったとき上る時間が短く、実験に妥
当性がなかったと言えるので、疲れやすさは変わらない。

③ 上った後：心拍数を計測

3．本実験 1 の結果(n=21)

10．本実験 1，2 を踏まえての考察
下の表に本実験 1,2 からわかること、またそれぞれの場合の仕事率についてまとめた。本実験 1,2 の結果より、足を出す速さが同じでも 1 段ずつのほうが進行する速さが遅くなるから、疲れやすくなると考えられる。また、それぞれの場合について、仕事率を計算すると、仕事率は疲れやすさに対応していると考
えられる。
方
法
結
果

両側 t 検定をおこなった。
n.s.は有意差があるとは言えないことを示す。

4．本実験 1 の考察
到達時間(=進行する速さ)をそろえると、1 段飛ばしで上ったと
きと 1 段ずつで上ったときの心拍数の変化に有意差が認められない。つまり、このとき疲れやすさは変わらない。

5．本実験 1 の結論
進行する速さをそろえたとき、1 段飛ばしで上っても 1 段ずつで上っても、疲れやすさは変わらない。

サンプル数
１歩にすすむ距離
上る距離(階段の段数)
進行する速さ(到達時間)
足を出す速さ(1歩の時間)
疲れやすさ
仕事率

本実験１(n=21)
本実験２(n=12)
1段飛ばし 1段ずつ 1段飛ばし 1段ずつそろえた(92段)
そろえた
速い
遅い
遅い
速い
そろえた
同じ
大
小
同じ

大

小

11．本実験 1，2 を踏まえての結論
大股と小股で足を出す速さが変わらなくても、小股のほうが進行する速さが遅くなるため、疲れにくくなる。逆に、大股と小股で足を出す速さが違うとしても、進行する速さが同じなの
で、疲れやすさは変わらない。

12.今後の展望
山登りと同じ荷物を背負って登ったとき、荷物を持つ時間が短
いほうがより疲れにくくなるのではないか。という仮説をもとに荷物と登り方のインタラクションを狙った実験を行いたい。

13.参考文献
・登山入門：近藤信行著、1982 年出版・血圧の話：尾前照雄著、1996 年出版・山に登る前に読む本：能勢博著、2014 年出版・One
step or two？：University of Roehampton London、2012 年発表

定規を用いて紙を切る場合における紙が切れる条件とはＳＳ探究 ２年 𠮷田遥子
１．序論

《今後の展望》（１）研究内容

角 x，y の範囲を 2 度ごとに刻み、また、それぞれの角度で切る紙の枚数を増やし、今回の実験を繰り返し、紙が切れたときの力の大きさが最も小さい角度を特定する。
そして、紙を切るのに必要な力の大きさと紙の切り口の関係を特定する。
初速を変化させたときの仮説の検証を行う。

定規を用いて紙を切るとは、
右図のように切りたい箇所に定規を当て、定規と紙が接した状態で、紙を持った手を引くことで、紙を切る方法である。

３．実験（２）研究の背景
大半の高校生にとって、最も（１）実験の目的

身近にある紙を切る道具と言えば、定規である。

紙を切るのに必要な力の大きさは紙が切れたときの力の大きさであるとだが定規を用いて紙を切るとき、紙が破れる、切り口に大きな凹凸がで仮定する。紙が切れたときの力の大きさが最も小さい角度を特定し、紙のきる、切り心地が滑らかでなくつかえるということがしばしば起こる。
つまり、定規を用いて紙を切るとき、紙が切れる条件が存在すると考えられる。

切り口との関係を探す。
（２）実験方法
おもりの自由落下運動を利用して、定規を用いて紙を切ることができ（３）研究の目的
定規を用いて紙を切る場合における紙が切れる条件を定義づけ、失敗せずる実験装置を製作した。

にかつ効率よく紙を切ること。

２．仮説（ⅰ）手で持った方の紙と定規がなす角度が影響している。
角度は角 x と角 y の２種類に分けて、考えた。

◀実験装置
紙を取り付けた板を前後左右に傾け、紙を切る角度を変える。
実験で使用した紙：１つの角に 3cm×2.5cm の大きさのガムテープを貼る。その中央に穴を開ける。
その穴に物体を取り付け、その物体を自由落下させることで紙を切る。
〔実験１〕
はじめに、紙が切れ始めた瞬間の速さを 0ｍ/s に固定した場合について実験を行った。
今回の実験では、紙にペットボトルを取り付け、そのペットボトルの中

左図：角ｘを表す。右手で紙を切る様子を真上から見た様子。真上から見たとき、定規の切断面と手で持ち上げた紙がなす角度。定規の切断面を基準線として、これより右にできた角にはマイナスの符号を付けて表した。

に水を流し込んでいき、紙が切れたときの水の重さをはかった。
実験で使用した角度は、角 x，y の範囲を 8 度ずつに刻み、それらを組み合わせ、それぞれの角度で 1 枚ずつ紙を切った。
（３）実験結果

範囲は、-90 度から 90 度。
右図：角ｙを表す。右手で紙を切る様子を左側から見た様子。左側から見たとき、机と手で持ち上げた紙がなす角度。範囲は、0 度から 90 度。
（ⅱ）手が紙に加えた力が影響している。

角ｙ
(°)

角ｘ(°)
-72 -64 -56 -48 -40 -32 -24 -16 -8 0
8 16 24 32 40 48 56 64 72
0 ### 312 221 160 169 247 ### ### 417 429 313 310 321 319 309 361 294 372 ###8 484 216 183 224 204 ### ### ### 518 342 272 369 357 382 284 293 382 376 ###16 444 249 302 242 168 167 324 341 478 170 280 315 267 296 310 426 323 423 518
24 344 220 313 275 169 112 161 194 268 148 255 256 295 362 225 270 366 392 498
32 457 270 257 178 175 149 183 180 220 240 228 274 293 221 311 234 292 384 416
40 511 247 234 189 200 158 154 171 155 190 222 245 ### 259 256 290 369 468 ###48 492 309 163 215 199 186 206 189 185 220 248 257 252 229 223 253 358 513 429
56 ### 428 251 204 192 217 246 206 191 245 203 313 272 273 260 418 460 505 ###64 ### 508 289 293 243 220 251 256 173 273 243 310 399 299 360 459 ### ### ###72 ### ### ### 384 358 355 376 445 316 372 356 425 ### 421 467 414 ### ### ###80 ### ### ### ### ### ### ### ### ### 518 518 ### ### ### ### ### ### ### ###マスの中の数字は、紙が切れた時の水の重さ(ｇ)である。

150g より小さいところに最も濃い赤色、400g より大きいところには白◀手が紙に加えた力の図示

色。重さが大きくなるほど濃くなるように、５つの濃さに分けて塗る。
［紙を切るのに必要な力の大きさと紙の切り口との関係］（ⅲ）紙が切れ始めた瞬間の速さが影響している。
○仮説設定の理由
定規を用いて紙を切ることに影響すると考えられる要素は複数ある。
この研究では、仮説で挙げた３要素を変数として定めた。
この３要素を仮説に挙げた理由は、実際に定規を用いて紙を切る場合にお肉眼で見ると、おうとつの深さに違いなし。紙の破れについて、角 x-8 度
から 32 度、角 y0 度から 48 度の範囲で、ほとんどなし。
よって、紙が切れたときの力の大きさが最も小さい角度と不一致。
（４）考察紙が切れたときの力の大きさが小さい角度は、角 x -32 度、角 y 24
度から 32 度付近のある特定の範囲の角度に絞られると考えられる。

いて、人がその３要素の値を調整しやすいと考えたからである。

あなたの踏む道、快適に！
２年 木村

光里，櫻井 美波，高橋 志歩

序論

研究手法２

(１)背景
同じ量の太陽光が当たっているのに、地面の種類によって上に立っているときの体感温度が異なるのはなぜか疑問に思い、本テーマを研究しようと思った。
(２)予備実験より前回までの研究で、地面の材質によって温度の変化が異なる
ことが分かった。隙間の体積に差があったため、今回はそのことについて検証した。
土
砂利①粒の大きさを M(１０ｍｍ以上)と S(５ｍｍ未満)に分けた砂利を別々にタッパーに入れ、地面を作成する。
②実験１と同じように実験する。
条件は実験１と同じ。ただし、ダンボールを被せる。

開始前℃

21.2

19.0

開始後℃

85.5

78.3

変化℃

64.3

59.3

結果２(以下平均値)
実験２

M 空気

S 空気

M 地面

S 地面

(３)仮説
地面内部の隙間の体積が多いほど、温度変化は小さくなる。
(４)定義
１．地面内部の空気の体積＝隙間の体積
２．ダンボール内部温度が高く、砂利内部の温度が低い＝体感
温度が高い

隙間ｃｍ３

×

×

258

219

開始前℃

11.4

11.4

11.2

11.3

開始後℃

31.7

33.9

17.0

22.4

変化℃

20.3

22.5

5.8

11.1

研究手法１

統計解析【対応のあるｔ検定】↓①タッパーにサイズの違う軽石を別々に入れ、地面に見立てたものを作成する。
②暗室で真上からライトを当て、熱量を与えて内部温度を測定する。
条件・ライトを当てた時間は 10 分間。
・表面面積は 74.75cm２。
・与えた総熱量は 7.8×10４J。

60.0

結果１（以下平均値）

0.0

実験１

M サイズ

S サイズ

隙間ｃｍ３

288.3

301.3

開始前℃

29.4

29.9

開始後℃

72.1

71.5

変化℃

42.7

41.6

40.0
20.0

Mサイズ

Sサイズ

地面内部の温度変化(平均)考察２

統計解析【対応のある t 検定】↓60.0

・実験２では、統計解析の結果により、地面内部およびダンボール内の空気の温度上昇は、地面内部の隙間の体積によって差があると出た。
⇒地面内部の隙間の体積は地面内外部の温度の変化に関係があると考えられる。

40.0
20.0

結論

0.0

実験２の結果より、私達の立てた仮説は正しいと考えられ
る。
Mサイズ

Sサイズ

地面内部の温度変化(平均)展望
・隙間の体積をそろえて同じ実験を行う。

考察１
・実験１では、統計解析の結果により地面内部の温度上昇と隙間の体積は関係がないと出た。
⇒地面の材質が適切ではなかった。

参考文献「アスファルト舗装の内部温度の推定に関する研究」
土木学会論文集第３３６号 姫野賢治 渡辺隆 勝呂太

打ち水は効果があるのか
SS 探究 2 年 ◎飯塚茉奈，加藤衣織，山口愛佳，吉田陽葵
６．実験②結果

１．序論
夏を涼しく過ごすために昔からある方法のひとつである打にすれば高めることができるのかを調べたいと思ったから。
２．前回の実験
地表面温度と気温の関係を実験前後の気温差

ち水の効果は本当にあるのか、また効果があれば、どのよう

4.00 （℃）

n.s.

コンクリート

3.00
2.00
1.00
0.00

調べた

水無

↓

相関が見られなかった！
れていなかった可能性がある。

（℃）真上と別の場所の気温

0.2

真上の温度と地表面温度（℃）

実験前後の気温差

5.00※屋外なので条件が絞りき

0

水有* 透水性平板

（℃）

4.00
3.00
2.00
1.00
0.00

0分

5分

水無

10分 15分

水有

-0.5
0
5分

10分 15分

-0.2

2.5

-1
-1.5

150㎝

違う所

150㎝

地表面温度

３．仮説
効果が明確でないのに何故風習として伝わっているのか？
→昔と今は地面の透水性が違うため効果に差がある
４． 実験方法※条件を絞るため屋内で温度などを管理して行う。
※透水性の高いコンクリートを昔の地表面に見立てる。
（１）コンクリート、透水性平板をそれぞれあたためる。
（２）滅菌庫(密閉)の中を 25℃にあたためておき、その中にあたためたコンクリートを入れる。
（３）水 150ml をかけて１分ごとに気温、湿度、気圧をデータ
ロガーで録る。

水無と水有の差

0分

（℃）

**

2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
(0.5)

透水性：低

透水性：高

７．考察
・コンクリートでは打ち水の効果は少ないと考えられる。
・透水性平板では打ち水の効果は相対的に高いと考えられる。
・透水性が高い、つまり昔の地表面のほうが、打ち水の効果は出やすく、今の地表面では打ち水の効果が出にくいと考えられる。

５．予備実験
目的：コンクリートと透水性平板では透水性が異なることを確
かめる
方法：100mL の水をろうとでそれぞれの中心に注ぎ、下に落ちた水の量を量る

８．展望
今回は無風状態での実験だったので、次回はより実際の状況に近づけるため、風の条件も加えて実験を行いたい。

結果：コンクリート・・・0mL、透水性平板・・・8.4mL

また、透水性による違いが検証できたので、土→→透水性に明らかな違いがある！

そのものとも比較してみたい。

逃げ水から気温差を測れるか
2 年 SS 探求 逃げ水班 遠藤綾香 櫻井叶子

Abstract
太陽の光がおわん状に曲がることで、実際にはない水がみえているかのように錯覚する逃げ水。逃げ水は、地面とその上の空気の温度差によって発生することが、２００２年に行われた小学生による研究で分かっている。本研究では逃げ水が発生することによって地表面の温度と気温にどれだけの差ができるのかを数値化することを目的とする。
以前は逃げ水を模擬的に発生させる実験の予備実験として、異なった温度の空気を使う代わりに温度の異なる水を用いていたが、非常に困難であった。よって、今回は水と、濃度を変えた食塩水を用いて、密度差を利用した実験を行う。

◎調査方法
1．水と、使用したい濃度の食塩水を４L ずつ用意する。
２．水槽の中に、下に食塩水、上に水となるように入れ、層を作る。
３．レーザーポインタを当て、光が屈折するかを確かめる。

実験の様子→◎実験結果

飽和食塩水(22％)と水

食塩水(11％)と水◎考察と今後の展望
実験結果より、食塩水 22％、11％のどちらも光の屈折が起こることがわかった。このことから、食塩水 11％に相当する密度差までであれば、光の屈折、すなわち逃げ水が起こると考えられる。
今後は、さらに食塩水の濃度を下げていき、どの密度差までであれば光の屈折が起こるのかを調べて
いきたい。

◎参考文献
http://www.siojyoho.com/s03/

旗はなぜはためくのか
ss 探求
○概要

2年

狩野美羽

宇津木優季

金澤優理

○実験の結果

この研究は、身近にある旗がなぜはためく運動をするのか、どのようなはためき方をするのかを分析することを目的とする。本実験は身近に見られる旗のはためき方の分析に加え、これらの条件制御を行い、実験室系における旗のはためき方について検討する。

○カルマン渦の可視化
写真のように水槽に水を入れ、ペンキで色を付ける。そこに墨汁を垂らし、割り箸で横に線を引くようにスライドする。また、スライドする
速さを変えてできた渦の様子を写真に撮る。

扇風機の風を、強・中・弱と変えて記録を取る。結① 割り箸半分果は下の表の通りである。

② 割り箸半分×①よりも速く

扇風

風速

30 秒

1 秒(振動数)

機

m/ｓ

（回）

Hｚ

強

1.6

134

4.4

中

1.2

91

3

弱

0.8

ゆっくりとたなびく(カルマン渦は出来てないと思われる)○考察③ 割り箸半分×①より遅く

旗のはためきは…
カルマン渦によるものであると考える！

おいしいケーキの延命大作戦！
SS探究２年～研究の背景＆仮説～

本郷ひなの

中島有紀乃 斎藤由菜

～結果～

約 41.3％

ホットケーキの含水量ある記事でりんごとケーキを一緒に置いておくとケー① りんごそのまま③水

キの乾燥を防ぎ、甘味と酸味の酸化を抑えられると知② りんごカット④なしった。そこで、保水と酸味甘味の酸化防止という２つ5.0の観点にわけてそれぞれ実験をしていこうと思った。

減
少
量
ｇ

n.s

(

～実験にいたる背景～

常温)<保水>りんごはエチレンを多く持つ果物である→エチレンの水和反応に着目
結果 ・エチレンによる変化なし
・ともに置くものとして、水とりんごで差があった

そのまま
5.0

水

カット

理科室

減
少
量
ｇ

りんご

3回

n.s

(

→本当に差はつくのか

0.0)<酸味甘味の酸化防止> エチレンの影響
参考文献より、りんごを置いておくとケーキの酸味

0.0
そのまま

甘味の酸化を抑えられると知る★なぜ水を置いておくより、りんごを置いておいたほうが保水されたのかを調べる。
① りんごとパンケーキ（そのまま・カット）、

カット

りんご

3回

近くに水を置いておくよりりんご→事実かどうか確かめる～実験方法～

水を置いていた方が保水できる<課題点> 酸化防止実験
結果 食味実験より、結果を出した結果、統一性を得られなかった～考察～→りんご自体が何らかの作用でホットケーキの水

水とパンケーキ、パンケーキのみをそれぞれ密封し分を保っている。または与えている。

たものを用意する。

→なぜ水を置いておくよりりんごを置いておくほ② 常温で合計1日間放置する。

うがホットケーキが保水されたのか、原因までは突③ パンケーキの質量の減少率を比べる。

き止めることができなかった。
また、人の味覚の感じ方は様々なため、細かな変化★りんごがパンケーキの甘味・酸味の酸化を防ぐかをでの差を調べるのは困難

調べる。

～今後～

① パンケーキとりんご、パンケーキのみをそれぞれ

常温での実験を繰り返すとともに冷蔵庫下での実

密封したものを用意する。

験も行ってみる。また、りんご以外の果物でも同様② 常温で合計1日間放置、冷蔵庫で合計3日放置。

の実験を行い、水とで保水の差が出た原因を調べ③ 実験後、ランダムに自分たちでパンケーキの食味る。食味実験の見直しを図る。

実験を行う。
④ ５段階評価を行い、結果を平均してまとめる<参考文献>
https://aissy.co.jp/ajihakase/blog/archives/8486

季節による植物の色素の変化
ＳＳ探究２年 浅見百香
６．結果

１．背景
・日本では四季により、葉の色が次々と変化するが、葉の色の変化と葉に含まれる色素に関係性はあるのか疑問に思った。

２．目的※表中の Rf 値は文献値
モミジ
Rf値

4月18日

糖度

5月2日 5月30日

1.8

1.6

7月4日 7月18日 8月30日 9月13日 10月10日 10月24日 10月31日 11月21日 11月28日 12月5日 12月12日

1.4

1.1

0.8

1.3

0.6

0.6

0.7

0.7

2.9

2.5

4.4

5.4

・薄層クロマトグラフィーを用いてヤマモミジとイチョウの色素を抽出し、Rf 値を求めて、色素の同定を行う。
・同じ個体の葉を１年間調べることで、葉の色の変化と葉に含まれる色素の関係性をまとめる。
(今回は、研究のあまり進んでいないクロロフィルとカロテノイドを調べる)①ネオキサンチン 0.1~0.2

○

○

○

○

○

×

○

×

×

○

〇

〇

×

×

②ビオラキサンチン 0.2~0.3

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

×

×

③ルテイン

0.3~0.4

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

〇

〇

④クロロフィルｂ0.4~0.5

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

〇

〇

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

〇

〇

３．方法
薄層クロマトグラフィー法を用いて、実験を行う。この際、展開
溶媒は、石油エーテル、アセトン(６ｍｌ：４ｍｌ)とし、抽出
溶媒は、ジエチルエーテル(1.2ml)とする。なお、実験は９回
ずつ行う。
(１)

(２)

無造作にとった
5 枚の葉

(３)

(４)

10 回スポット(５)⑤Y1⑥クロロフィル a

0.5~0.6

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

〇

〇

⑦クリプトサンチン 0.7~0.8

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

〇

○

○

○

⑧フェオフィチン(b) 0.6~0.8

○

×

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

×

×

×

⑨フェオフィチン(a) 0.6~0.8

○

○

○

○

○

×

○

○

○

○

×

×

×

×

⑩カンテキサンチン 0.8~0.9

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

○

○

○

⑪Y2

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

○

○

⑫Y3

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

○

○

○

⑬Y4

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

○

○

○

0.9~1.0

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

〇

〇

Rf値

4月25日

5月9日 6月12日 7月17日

8月3日

0.1~0.2

○

○

○

○

○

×

×

×

×

○

○

〇

×

×

×

②ビオラキサンチン 0.2~0.3

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

×

○

×

③ルテイン

0.3~0.4

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

○

○

④クロロフィルｂ0.4~0.5

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

○

○

⑤クロロフィル a

0.5~0.6

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

×

×

⑥クリプトサンチン 0.7~0.8

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

〇

〇

○

○

⑦フェオフィチン(b) 0.6~0.8

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

×

×

⑧フェオフィチン(a) 0.6~0.8

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

×

×

×

⑨B-カロテン

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

〇

〇

○

○

⑭B-カロテン

イチョウ

糖度

1.2

①ネオキサンチン

0.9~1.0

1.5

2.2

1.5

9月6日 9月19日 10月17日 10月26日 11月7日 11月14日 11月21日 11月28日 12月5日 12月12日

1

1.4

1.8

1.8

1.7

0.4

3.3

3.3

4

5.4

5.2

Rf 値＝b／a
11 月上旬から、抽出 される クロロ フ
ィ ルの色 が薄く な
った。

**

４．仮実験
**

１年次に行った仮実験より、黄葉したヤマモミジとイチョウの落
ち葉の色素を調べたところ、どちらにもクロロフィルｂが含まれなかった。よって、クロロフィルｂは日照時間の減少による葉の老化反応の過程で分解されたという考察が得られた。
4/18

5/2

5/30

7/4

7/8

8/30 9/13

10/10 10/24 10/31

11/21

11/28 12/5 12/12

**

５．仮説
①秋(10 月～)の葉にはクロロフィルｂが含まれない。
→薄層クロマトグラフィーによる観察②葉の糖度と葉の色の変化は関係している。
→糖度の変化の調査**※糖度は３個体平均**
4/25

5/9 6/12

7/17

8/3

9/6

9/19 10/17 10/26 11/7

11/14 11/21 11/28

12/5 12/12

８．結論
仮説①

×

仮説②

○

クロロフィルは分解されているが、全て分解されてなくなりはしなかった。
→ 仮実験では落ち葉を使用したため、クロロフィル b が含まれなかったのだと考えられる。
葉の糖度が上昇すると、生産される色素や、分解される色素があり、それに伴って、葉の色は変化する。

９．考察
アントシアニンは、糖度が高くなると生成されるという報告があるが、クロロフィルは分解される。また、カロテノイドは、糖度の上昇に伴い、生産される色素と、分解される色素がある。
糖度は、11 月以降急激に上昇した。
１．クロロフィルと一部のカロテノイドは、糖度の上昇または、9 月以降の日照時間の延長が原因で分解される。
２．１に含まれないカロテノイドはアントシアニンと同様、糖度の上昇に伴って生産される。

１０．今後の展望
今回は、色素と日照時間、糖度の関係性を調べたが、将来的には、日照時間以外の気象条件と色素の関係性を調べ、より正確な紅葉前線が得られるようにしたい。
再度落ち葉の色素を調べる。
温度・紫外線の強さの変化を調べる。
参考文献
http://www.aichi-c.ed.jp/contents/rika/koutou/seibutu/se15/chromate/chromate.htm http://outdoor.geocities.jp/y44235/sub9-023.html
http://m.happycampus.co.jp/doc/12847/
Rf 値出典 林孝三編「植物色素」養賢堂 1980
http://www.date.jma.go.jp/obd/stats/etrn/view/daily_s1.php?prec_no=42&block_no=47624&year=2018&month=06&day=&view=p1

キャベツの発芽と光の関係
２年

SS 探究

前田萌衣

茂木那帆子

1. 序論
植物の発芽条件は、水、空気、適当な温度と学習した。しかし、それに加えて、光も影響することを知り大変興味を持った。そこで、群馬県が国内でトップクラスの生産量を誇るキャベツを用い、どのように光が発芽に影響を及ぼすかについて研究を始めた。

2.仮説
キャベツの発芽についての先行研究や文献は少なく、光発芽種子または暗発芽種子のどちらであるか明らかになっていない。
しかし実際の農家では、種子を地中深くに埋める(光を当てない)ことで発芽を促進しているという。

→キャベツの種子は、暗発芽種子である。

3.実験方法
①シャーレの中にろ紙を入れ、１ml の水で湿らせる②１個のシャーレに１０個の種子を入れる③パラフィルムで密閉する④人工気象器で２５℃の明所と暗所をつくる⑤それぞれ２０個ずつ人工気象器に入れる

4.予備実験

4.実験結果

実験方法の確立のために、光発芽種子であると明らかになっているリーフレタスを用いて予備実験を行った。

ここでキャベツは品種改良されていることを考慮し、品種間の差を無視できるようにするために今回はキャベツの原種であるケールを用いて実験を行なった＜リーフレタスの発芽率＞

個

暗所

数
(個)

0
195

個

0

/200 個中
明所＜ケールの発芽率＞

発芽率 T 検定
(％)

97.5

2.52×
10-46

/200 個中

暗所

数
(個)

196

発芽率 T 検定(％)

98/200 個中
明所

27

13.5

/200 個中

5.考察
研究方法は適切である。
キャベツの原種であるケールの種子は、暗発芽種子である。

6.展望
・キャベツの種子について再実験する。
・様々な波長の光で発芽させる。
参考文献
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu3/toushin/attach/1333537.htm(文部科学省)
http://aic.pref.gunma.jp/diy/garden/sub05_index.html（ぐんま

アグリネット）

2.26×
10-20

金星が一番美しく見えるときは
手島菜月，井田愛香，天田夕貴(2 年)【群馬県立前橋女子高校

地学部】

１ 序論
遠くて欠けてない金星と近くで欠けている金星はどちらが明るいのか、そもそも金星自体が明るいときが一番美しく見えるのか、疑問に思い、研究をはじめた。研究にあたり、金星が美しいといえる状態を「金星の美しさ＝金星の明るさ÷背景の空の明るさ」と仮に定義する。（先輩の研究より）

２ 金星の観測
実際の金星は、明け方に見えるので、それを 5 分ごとに撮影した。
撮影日：2017 9／21 3:55～4:55 撮影場所：屋上

3:55

4:00

4:05

4:10

撮影した写真をソフト（raw2fits、すばる画像処理ソフトマカリ）をつかって処理→金星の明るさと、背景の空の明るさを調べた

３ シミュレーション
地球、太陽、金星の位置関係から金星の見え方を予測し、地球から見える金星の見かけの面積の大きさを推定した。
輝面比の公式：（１＋cosｙ）/２

ｙ＝真ん中の角

地球から見える面積： 輝面比÷距離の二乗
内側の角 対金星距離 真ん中の角[degree][cm][degree]
0
4
180
10
4.5
146
20
5.9
121
30
7.6
106
40
9.6
93
50
11.4
83
60
13.4
75
70
15.1
68
80
16.8
60
90
18.5
54
100
19.9
48
110
21.3
41
120
22.3
35
130
23.5
29
140
24.5
23
150
25.1
16
160
25.6
11
170
25.9
3
180
26
0

輝面比 地球から見える 面積 対90度比面積［%］[/cm2]
0.998782 0.00000
0.00
0.998459 3.65432
1787
0.997351 1.78110
871
0.995608 0.93490
457
0.992998 0.52083
255
0.990136 0.33087
162
0.986388 0.21720
1060.982736 0.15350
75
0.97866 0.10984
54
0.974162 0.08181
40
0.970144 0.06313
31
0.965846 0.04849
24
0.962605 0.03821
19
0.95853 0.02897
14
0.954981 0.02166
11
0.952784 0.01429
70.950916 0.01068
50.949779 0.00447
20.949397 0.00000
0４ 結果の考察
実際の金星の観測の結果から○1 日の中でも「金星の美しさ」は変化することがわかった。
○金星自体は高度の上昇とともにだんだんと明るくなるが、空もだんだんと明るくなり、「金星の美しさ」はある時刻（今回は 4：20）に最大を迎えた。
シミュレーションの結果から○対金星距離が近い方が地球から見える金星の面積は大きくなり、遠い方が地球から見える面積は小さくなる。
○金星の明比率は、地球から近いときの方が小さく、遠いときの方が大きい。
→２つの条件が私達の美しさの定義に定まるのはいつかを調べると、内側の角 10～20 度の間のどこかになりそうだ。

～効率の良いヘアピンの留め方～
SS 探究

１．序論
普段何気なく使っているヘアピンだが、勉強をして鬱陶しく思うことも多いはずだ。そこで、ピン留めのずり落ちない使い方を実験によって突き止めてみよ

2 年:栗原千咲，1 年:大塚愛未，塩原百華

実験② 千鳥留めの内角の角度
千鳥留めという留め方の内角の角度を変化させた
場合の、ヘアピンの動き方の違いを調べる。内角の角度を、15 度から 135 度まで、15 度刻みで変更させてうと考えた。

いく。
千鳥留め

２．実験計画
私たちは、ずれる原因として、ヘアピンの留め方が関係していると仮定した。これを実証するため、ヘア
ピンの留め方を変化させて実験を行うことにした。その際、条件を固定するために予備実験を行う。

３．予備実験
４．今後の展望

目的
実験を行う際の条件を固定する。

・実験①千鳥留めとピン 2 本を平行に留める留め方との比較②ヘアピンの長い側と短い側どちらが表なのか

調査方法
マネキンに取り付けたかつらを使用し、その前髪に③留める際のヘアピンの深さ

ヘアピンを取り付けて、それぞれ実験する。ヘアピン

以下の二つを比較する。

は波あり玉なしのもので統一する。

玉あり波ありのヘアピン

実験① ヘアピンのずれやすい動き
かつらを取り付けたマネキンに、たて揺れ、よこ揺
れ、傾ける、という三種類の動きをそれぞれ一分間続・ヘアピンの種類を変更して実験を行う
・地毛でも同様の実験を行う

け、最もヘアピンがずれる動きを調べる。

５．参考にした資料
https://bello.red/bear-way-of-hairpin/2016/0
0/08/

スマホのぼうしはブロッケン現象かⅡ
前橋女子高校 SS 探究 1 年 廣田奈央 猪野文音 飯塚凜穂
１

序論

〈実験の目的〉
私たちは、先輩の研究を受け継ぎ、スマホのぼうし[2]

輪の中心から 2 個目の紫の輪までの長さを半径とする。半径とスクリーンと光源の距離から∠α、半径と(スマホの周りにブロッケン現象によく似た虹色の光の輪)がみられることが、ブロッケン現象であることを証明する実験を始めた。
〈仮説〉
ブロッケン現象であれば、スクリーンが光っているはずであるがスマホのぼうしは光源の周りが光っているよ
うに見える。これが目の錯覚であることを証明すれば、
スマホのぼうしがブロッケン現象であることを証明できる。

〈実験計画〉① 散乱角を求める

スクリーンと観察者の距離から∠βを出す。
図2② ガラスビーズの粒の大きさを変える3

実験結果＆考察③ ガラスビーズの粒の配置を換える２

実験方法
今回は①の実験をした。先輩方はスマホを動かして実験し半径が変わっても散乱角は変わらないという結果を得ていた。そこで、私たちは観察者の位置を変えても同じ結果が得られるか確かめるために実験をした。

[1]

ガラスビーズを一面に貼り付けた黒いスクリーンと光源であるスマホと観察者（カメラ）を図 1 のように一直線に置く。観察者の位置を 20cm ずつ離していく。

半径が変化してもθ（散乱角）は、ほとんど変化していなかった。これはブロッケン現象との 1 つの共通点であるといえる。

4

これからの展望
今後、対照実験としてガラスビーズの大きさを大きくして②の実験をし、散乱角の違いについて研究する。
また③の実験として、スクリーン上で粒のあるところとないところを作ったり、粒をまばらに置いたりすること
で仮説を立証していく。

図1

体にたまった静電気を電気として活用する
SS 探究１年
佐藤朋実
佐藤佳実
SS 探究１年
佐藤 朋実
佐藤 佳実
テーマ設定の理由【テーマ設定の理由】

実験計画

普段ドアノブ等に触れてバチッと逃げていく静電
気を電気器具を動かす電気として活用することができるのではないかと考えた。

① 体に静電気をためる方法（確実にバチッとなる方法）の検討② 半導体シートを通した状態で、静電気の電圧の計測をし、変圧器の巻数とコンデンサーを決定

予想
【予想】

③

下記のような実験器具を用いれば体の静電気を取りコンデンサーの代わりに豆電球を用いて体に溜まった静電気が回路に流れるかを確かめる

出すことができると考えた(図１参照)
半導体シート④ ③が成功した場合、豆電球をコンデンサーに変えて、コンデンサーに静電気を貯める⑤

静電気を貯めたコンデンサーを電気器具に接続し、器具を動かせるか実験する
コンデンサー（図１）

変圧器を用いて電圧を小

金属板

さく、電流を大きくする

実験①：
調べ学習や予備実験から
実験①：予備実験と調べ学習からや＊静電気の発生方法

仮説【仮説】
体に溜まった静電気を、回路に流す際のバチッとなる衝撃をなくすために、半導体シート（図３参照）を用いる。そうすることで、静電気をゆっくり伝えられる（図２参照）。普段私たちが感じる静電気の電圧は3,000V～10,000V と言われる。その大きさの電気をコンデンサーに貯めることは不可能なので、変圧器を用・帯電列（図４参照）において離れているもの同士ほど帯電しやすい。
・帯電列で離れている素材同士を身につけても、歩いた際には帯電しなかった。
（風の影響か？）・下敷きや布団を使って摩擦を生じさせた際には、素材にかかわらず、静電気が生じた。

いて電圧を小さく、電流を大きくすることで可能にしよプラスうと考えた。
（インターネットで調べた段階では、半導体シートの抵抗が大きいため、回路に流れる電圧が予想よりも小さいことが考えられた。よって半導体シート以外の装置を用いる実験も検討している。
）（通常時）（パッド使用時）

マイナス

人 ナ レ 絹 木 麻 人 ア
毛 イ ー
綿
な セ
ロ ヨ
ど テ
ン ン
の ー
皮 ト
膚

ポ
リ
ス
チ
レ
ン

ポ
リ
エ
ス
テ
ル

ア
ク
リ
ル

ポ
リ
エ
チ
レ
ン

（図４）帯電列 （物理チャート式問題集より）
また、現在、気温、湿度と静電気の発生のしやすさの速い!

関連を調査している。

今回は、半導体シートのうち、入手しやすい｢静電気除去パッド｣を用いた。
（図３）

ゆっくり
（図２）

参考文献：静電気で豆電球を点灯する実験 橋本康二
（1986 年 2 月）

SS 探究 1 年 島﨑 ねね香 渡邊 藍莉
４．研究結果１．研究の背景
自転車を長時間こいでいる時の負担を減らしたいと思ったか

力の大きさ：足が体重計を押す力
足の長さ：大転子からつちふまずまでの直線距離 (図Ⅲ参照)

ら。

２．仮説

(図１)

こぐ力を軽減するサドルの高さは、こぐ人の足の長さによって異なる。

３.研究方法(１) 学校指定の机(高さ 73cm)を基準とし、サドルの高さに見立て、高さを調節し、実験を行うこととする。

(図 2)(図①) 使用する体重計(図②) 横から見た図(２) サドルの高さを 2cm ごとにかえ、その時のこぐ力の大きさを計測する。(有効数字 3 桁)

５．まとめ
(１)考察
足の長さによって、負担を軽減するサドルの高さがあり、２回の実験の平均から、足の長さが 80cmの場合は 77cm、90cm の場合は 76cm という結果だった。
しかし、第１回と第２回の計測値の誤差が大きく、計測の基準が曖昧であり、計測回数も少ないため、正確であるとは言いがたい。

(２)今後の展望①足の長さを測る際の基準を明確にする。
つちふまずと膝、大転子（大腿骨上部）を基準とする。（図Ⅲ参照）②足の長さを精密に測る③太ももとふくらはぎの間の角度と力の大きさにも関係性があるのではないかと考えられるためその部分の角度を求める。(図Ⅲ参照)

（図Ⅲ）

大転子
供

１． 研究の動機

３． Part4 の研究（高校での研究）「柔らかくて肉汁たっぷりで美味しいステーキを家庭のフライパンで焼く方法」。これは祖父母の営む精肉店で、お客様によく尋ねられる質問だ。そこで肉の美味しさとは何なのか科学的な根拠を元に比較、検証したい。

【目的】 『旨味たっぷりで、柔らかい』ステーキを焼く方法、事前に肉を漬ける調味料の組合せによる味の相互作用（相乗効果・対比効果・抑制効果）を探る。
☆Part4

ビーフ
ポーク
チキン
ステーキ ｖｓ ステーキ ｖｓ ステーキ

２． 過去の研究☆Part1 和牛ステーキ vs 輸入牛ステーキ『肉汁量』を比較する
加熱時間と肉汁量・中心温度
中心温度が６５℃前後の肉が肉汁が失われない。
和牛は輸入牛の２倍の肉汁量である。
⇒『肉汁たっぷり＝美味しさ』と定義したが、肉の柔らかさも影響するのでは？
☆Part２

ビーフ
ポーク
ステーキ ｖｓ ステーキ

料理酒

味醂

ヨーグルト

玉葱

赤ワイン

計測内容
旨味
甘味
塩味
苦味
酸味
柔らかさ
相互作用による効果を探るため、調味料の組合せを考え、比較する『五味』の計測
加熱後の肉汁に含まれる
アミノ酸量の計測

加熱前後の肉の柔らかさの比較

マイクロプレートリーダ―でアミノ酸の濃度を計測。
『旨味＝アミノ酸』のため、『アミノ酸量が多い＝美味しい』と定義。

ビーフステーキは霜降り(サシ)が入っているため、伸縮率が高くなる。
⇒『肉汁量＝肉汁率』『柔らかさ＝伸縮率』と定義したが、調味料に肉を漬けることで、肉の美味しさは変化するのか？
☆Part3 ビーフ
ポーク
チキン
ステーキ ｖｓ ステーキ ｖｓ ステーキ 調味料の味付けの違いによる肉の『肉汁率』と『伸縮率』『甘味・塩味・苦味・酸味』を比較する
加熱前後の肉の柔らかさ

生姜【実験計画】『肉汁量』と『柔らかさ』
を比較する

加熱後の中心温度と肉汁量の比較対象とする調味料
醤油『柔らかさ』の計測→思案中…
①まな板に包丁を固定し、肉が切れるか。
何ｇの重りをのせるか。

②従来の方法でバネ計りに肉をつるし、肉の『伸縮率』を測るか。

加熱前後の肉汁量・糖度・ｐＨ『霜降り』とは…
赤身に脂肪が網の目のように交じったもの。
『サシ』ともいう。
『肉汁』とは…
加熱した際に肉から出てくる液体(旨味成分であるアミノ酸などが溶け込んだもの)のこと。
牛リブロース・牛モモ＝赤ワイン、豚ロース＝生姜、豚モモ＝醤油、鶏モモ・鶏ムネ＝ヨーグルトに漬けたものが、柔らかさ＝伸縮率、旨み＝肉汁量、酸味・苦味＝ｐＨ、甘味＝糖度のバランスが良い。
⇒味付けに使用する調味料は１つとは限らない。『味の相互作用』によって、より肉汁が多く、より旨味の増す組合せを調査したい。

過去の研究で用いた計算式

肉汁量
肉汁率＝

伸縮率＝

加熱後の肉の重量×100

バネ計りに吊るした長さ 加熱後バネ計りに吊るした長さ 加熱前×100

牛乳の酸凝固を防ぐには
SS 探究

1

1年

河内

和那

【研究の動機】
牛乳にレモンと蜂蜜を入れたものを温めたら分離し、固まってしまい、飲むことができず、調べてみると酸凝固が原因だとわかったので、どうにかして牛乳の酸凝固を防ぎたいと思ったから。

2【仮説】
牛乳が酸凝固する要因であるカゼインというたんぱく質をたんぱく質分解酵素で分解することで、酸凝固を防ぐことができる。

《理由》

酸凝固とは

カゼインの塩を離れないようにする方法は思いつかなかったので、カゼインを分解すればカゼインが牛乳に溶けるのではないか、また溶けなかったとしても牛乳が固まることを防げるのではないかと考
えた。

図１

3

酸凝固とは（図１）【予備実験 1】

《実験方法》
まず、牛乳 150ml に酸であるレモン果汁を入れてガスバーナーで熱し、牛乳が固まるかを確認するとともに、牛乳がどのような変化をするのかを調べた。（図２）《結果》
熱を加えると、ドロドロしてきて 45℃から固まり始め、70℃で安定し、乳清が透明図２になったときに再び温度上昇を開始した。
（図２）
この実験では ph をはかっておらず、どのくらいの ph で固まったのかは分からなかった。

4【今後の展望】《予備実験２（実験計画案）》
ph4.6 にすると酸凝固することが先行研究でわかっているが、牛乳にレモンを入れ ph をいろいろな数値にしたものを用意し、熱して凝固するものを調べて見ようと思う。そのなかで図３のように乳清

カゼインが凝固したものとカゼインが綺麗に分離した ph の牛乳とレモン果汁の比率にしたものを本実験でも使っていく。

《本実験（実験計画案）》
消化酵素を牛乳にいれ、カゼインを分解し、予備実験②で決めた量のレモン果汁を入れて、熱し、固まるかどうかを調べる。

5【参考資料】

牛乳凝固の化学 -とくにレンニンによる凝固機構を中心として山 内 邦 男
https://www.jstage.jst.go.jp/article/kagakutoseibutsu1962/3/9/3_9_458/_pdf

乳清図３

カイコの光走性について
ＳＳ探究 1 年

小田橋佳奈

１．始めに
多くの昆虫に紫外線に対する光走性（光に誘引され・図１ スコア表

・図２ 実験のイメージる性質）があると言われているが、可視光での光走性があるのかどうかを確認したいと考えた。
多くの昆虫にとって 330～370nm の波長の紫外線の誘引性が最も高いという研究がある。しかし、カイコはその範囲の波長の光でなく、緑色光に最も高い誘波長可変引性を示す。このことに疑問をもち、本当にそうなのファイバカップリ

か調べたいと思った。

ングＬＥＤ・ＬＤ
光源

・仮説
緑色光に最も高い誘引性を示すが、紫外光にも示す。

２．実験方法

紫外線

100～
380
380～

・実験材料
カイコ 30 匹（3 齢幼虫）、発泡スチロールの箱

可視光線（19.2×26.8×20.3）、黒色の紙、波長可変ファイバ

500

カップリング LED・LD 光源

770～
近赤外線

発泡スチロールの箱

600

波長可変
ファイバカップリング

中赤外線

ＬＥＤ・ＬＤ光源
単位：nm《実験方法》
箱の内面に黒色の紙を貼る。箱にＬＥＤ光源が入る

770＊昆虫が見えるとされる範囲：250～650nm

・合計スコアの算出方法

大きさの穴をあける。底面の紙に 2.3cm ごとに平行に・各区画のカイコの頭数×スコア…①を求める。

線をひいて区画を作り、図 1 のように各区画にスコア

・全区画の ① を足す…②（－4～5）を設定したものをスコア表とした。同じ品・3 回の実験で得た②を足す…③種のカイコ 30 匹を 0 の位置におき、10 分間光を当・９種類の光の ③ を比較する。

て、各区画に移動したカイコの頭数を記録する。同一数値が高い波長のものを、カイコが高い誘引性を示

光に対して 3 回の実験をくり返す（図 2）。ただし、した光とする。

光の波長以外の条件は変えない。

出典：カイコの走光性行動に関する研究 I 蟻蚕の走光・実験で変える光の波長性の適応的意味

363nm、388nm、455nm、https://www.jstage.jst.go.jp/article/ecb1963/19/2/1

522nm、592nm、652nm、

9_2_41/_article/-char/ja/

701nm、764nm、900nm の波長の光を使用する。

昆虫が光に集まる多様なメカニズム（波長可変ファイバカップリングＬＥＤ・ＬＤ光源のhttps://www.jstage.jst.go.jp/article/jjaez/58/2/58_9

波長ピークは 363nm から 900nm の範囲である。）

3/_pdf/-char/jaリンゴによるジャガイモの萌芽抑制
SS 探究１年 町山莉緒
１．研究の背景「エチレンガスによるジャガイモの萌芽抑制」は、現在、非効率的で家庭での実用化を目指す研究はほぼ行われていない。そこで、効率的・実用的な「リンゴによるジャガイモの萌芽抑制」の方法を明らかにするため研究を始めた。

２．予備実験

３．本実験（研究計画）

実験Ⅰ エチレンガスによるジャガイモの萌芽抑制作用

予備実験での反省をもとに本実験を計画した。

を確かめる。

実験Ⅰ【実験方法】

ジャガイモの萌芽抑制に必要なエチレン濃度を検証する。

A:ジャガイモ※１1 個(左写真)

実験Ⅱ

B:エチレン発生剤+A

リンゴの効率的なエチレン発生方法を検証する。

①A、B の入ったポリ袋（密閉可能）

実験Ⅲ

を恒温器※２に入れる。

リンゴによるジャガイモの萌芽抑制効果を検証する。

②萌芽するまで観察を続ける。
実験Ⅰ※１ 無処理のもの。
※２ １７℃/白色照明。

実験Ⅱ

実験Ⅲ

【結果】萌芽前に、水蒸気でジャガイモが腐りかけた。
⇒結果得られず。
【考察】・ジャガイモの萌芽にはかなり時間がかかる。
↳ジャガイモの休眠期間を考慮する。
・腐らないようにする工夫が必要。
↳使用する袋や容器を考慮する。
実験Ⅱ リンゴの効率的なエチレン発生の方法を検証する。
【実験方法】【検討事項】

C：リンゴ丸ごと(皮あり)・ジャガイモの休眠期間による影響を考慮した上で、いつ

D：リンゴ１/４カット(左写真)

実験を行うか（実験Ⅰ・実験Ⅲ）。

E：リンゴ１/８のカット

・ジャガイモ及びリンゴが、自身が出す水蒸気により容器

F：リンゴ丸ごと(皮なし)※３又は袋の中で腐るのをどのように防ぐか（実験Ⅰ・Ⅱ）。

①C～F の入ったポリ袋(密閉可能)

・一袋当たりのリンゴの数は何個必要か（実験Ⅱ）。

のエチレン濃度を検知管で測定・使用する容器に密閉性は必要でないか（実験Ⅲ）。

する(１時間毎/計３時間※４)。
※３ いずれも同種のリンゴ 1 個。
※４ 当初、５時間の計測を予定していたが、分。 時間内に計測できる見込みがなかったため、計測を打ち切った。

【結果】時間内にエチレンは検出さ※現在の段ボールを使用するという考えは、先行研究を参考にした。

(参考)・エチレン処理による生食用ジャガイモの萌芽抑制（北海れなかった。

道大学大学院農学研究科）⇒結果得られず。

・エチレンの概要（北海道馬鈴しょ協議会）【考察】・リンゴ１個分のエチレン放出量はかなり少ない。

・エチレンガスの性質と実用化（岐阜県学校間総合ネット）↳リンゴの個数を増やす。

・温度から見るリンゴのエチレン放出量（大阪府立高津高

または測定範囲の異なる検知管を用いる。

等学校）

(%)
（％）
100
80
60
40

一20
致 0
率
ア行

カ行

サ行

タ行

ナ行

ハ行

マ行

ヤ行

ラ行

100 （％）
80
60
40
一20
致0

率

100 （％）
80
60
40
一 20
致 0

率