Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.3 March 2021

実習受け入れの中止や，実施日の変更等については５月

本会記事

末の段階で，全国の高校に連絡させていただきました．コ
ロナ禍によって，高校生の研究発表の場が減少することも■第１８回高校生シンポジウム「未来を拓く科学技術 〜集まれ高校生研究者〜」
実施報告

想定されましたので，研究分野については全く制限を設けず，イベント名称も「プラズマを体験！〜高校生がふれた
総合科学のフロンティア〜」改，表記の「未来を拓く科学大阪大学レーザー科学研究所

技術〜集まれ高校生研究者〜」として案内いたしまし中井光男（本会理事）

た．結果，１２件の研究発表は，力学（３件），流体（２件），プラズマ・核融合学会では，次代を担う高校生の皆さん

プラズマ（２件），光学（２件），ロボット技術（１件），ロが，最先端の科学や技術に触れ，自ら考える機会を提供すケット技術（１件），化学（１件）と多彩なものとなりましることを目的として，２００３年より，「高校生シンポジウム」

た．参加者は，１２高校から生徒・教員５３名，学会関係者１９を開催してきました．このシンポジウムでは，プラズマ科名，総数７２名でした．参加いただいた学会理事，実習受け学の最先端で活躍する研究者の講演を通して，先端研究の入れを担当いただいている先生方には，積極的な質問，教面白さに触れていただくとともに，高校生自らが，クラブ育的助言をいただき，高校生にとってとても良い刺激に活動等で，日頃行っている科学研究の成果を発表し，高校なったのではないかと考えています．この場を借りてお礼

生同士の質疑応答，研究者・教員のコメントやアドバイス申し上げます．

により刺激を受け，科学の面白さ，楽しさを実感してもら

高校生の発表の後は，特別講演として，京都大学の門信うおうと考えています．

一郎先生に「高校生のための数理モデル〜物理学の目で新若年層の理科離れは，科学技術創造立国としての日本に型コロナ感染症を読み解く〜」という演題で，講演をお願とって深刻な問題であるとの認識に立ち，高校教育の現場いしました．高校生の研究発表では，どうしても博物学的でも，文部科学省の SSH/SPP プログラムや，各校独自のプな内容が中心になってしまうので，数値モデルの意義，面ログラムによって先進的な理科教育が行われています．本白さを啓発していただくように，門先生の最近のコロナ感学会の高校生シンポジウムも，高校生の研究活動のアウト染に関する解析を，プラズマモデルとの類似性を絡めながプットの場の一つとして，また，自由な議論と自己啓発のら話していただきました．門先生には，ちょうどアップさ場として，活動の推進に貢献できるものと考えています．

れたばかりの「知の拠点セミナー」のビデオ（https://

これまでにも，多くの優れた研究成果が発表され，学会とwww.youtube.com/watch?v=YwkTx9W918Q&feature=して顕彰してまいりました．

youtu.be）を用いて，プラズマと核融合のご紹介もお願い

しかし一方で，プラズマ科学は，総合工学のフロンティいたしました．

ではありますが，高校の教科書では，ほとんど扱われておこの特別講演の最中に，審査委員会（委員長：森雅博会

らず，高校生がプラズマ研究に触れる機会はほとんどあり長，審査委員１０名）が開かれ，厳正な審査の結果，以下のません．そこで，より多くの高校生にプラズマや核融合にように最優秀，優秀賞が決定されました．どの発表も，そ興味を持ってもらい，プラズマ研究，核融合研究に取り組れぞれに特徴のある素晴らしいもので，今回は奨励賞に加んでもらえるように，２０１８年度（第１６回）のシンポジウム

えて新たに技術賞を設け，これを顕彰することとなりまし

開催にあたって，プラズマ・核融合に関係する実習の場をた．

高校生に提供し，その実習・研究成果を発表していただけ◯最優秀賞るようにしました．全国の関連研究室にプラズマ・核融合に関係する実習の場の提供をお願いし，昨年度は，１８の大「ケプラーの法則を用いた富士山までの距離の算出」

学・研究機関の２６研究室にプラズマ実習の機会を提供いた

角だきました．残念ながら，本年度は，コロナ感染拡大を防（江戸川学園取手高等学校）

明音，塩田奈桜，!岸琴子，端優利香◯優秀賞（３件）

止すべく，プラズマ実習受け入れの積極的な活動は行いませんでした．また，コロナ禍による活動の停滞も想定され「バイキングはどのようにして太陽の方向を見つけたかましたので，従来の９月末開催を，１月末に延期し，Zoom−方解石による青空偏光の検出−」

会議を用いたオンライン開催としました．

山内怜奈，傍島琴美，野村菜々子，國井絢水，

これまでは，口頭発表とポスター発表を併用していたの

犬島南美，根村美希（岐阜県立加茂高等学校）

ですが，想定される参加者数（数１０名）では，オンライン「黒板における反射光の研究 〜授業環境改善への応用〜」
岡田智里，曾我梨央，福田美佳，福冨彩夏

上でのポスター発表は難しかろうとの判断で，今回は口頭（大阪府立北野高等学校）発表のみとしました．発表者側のネット接続の事情もあ「高校実験室における誘電体バリア放電によるプラズマり，録画再生による発表もありましたが，質疑応答は全ての発生とそのパターンについて」

口頭（Zoom 会議上での発言）で実施することができました．発表は，年会一般講演同様，１５分講演（１０分発表＋５

藤田紗矢，中島慶子，中西杏奈，迫田寛南

分質疑）とし，２セッション構成（各セッション６件）で（岡山県立倉敷天城高等学校）合計１２件の報告となりました．
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最近十数年の大学入試では，理系を志望する学生の方がいとの考えもありましたが，初めてのオンライでの開催と多いとも聞きます．それでも，理科離れが問題視されるのいうこともあり，回線確保の安全上，学会会員外への告知は，進学とともに，理科に興味を持つ学生数が減少していは差し控えました．残念ながら，こと「プラズマ」科学にくこと，若年層の教育現場では，自発的に考え，探究する

ついては，その社会的認知度はまだまだ低く，その必要性力が育成されていないとの反省によるものだと思います．

や面白さを若年層に伝えていくことが極めて重要です．学巷では，「勉強を教えない塾」と言うのも認知されるよう会員の皆様におかれましては，是非とも，研究現場での実になってきています．スペインの哲学者オルテガ・イ・ガ

習の受け入れ，ご指導にご協力いただきたくお願い申し上

セットの「文明社会の野蛮人」仮説（「科学技術が高度に発げます．

展した世界に生まれた者は，科学技術の成果をあたかも自然物のように享受し，それを生み出す科学技術のプロセス

第１８回高校生シンポジウム参加校一覧（１２校）

に対する自覚が減退し，その科学技術を志向するものが減江戸川学園取手高等学校，大阪府立北野高等学校，＊少する」） に従えば，技術をブラックボックスとして見過

岡山県立玉野高等学校，岡山県立倉敷天城高等学校，ごさず，日常生活の中の気付きを忘れず，興味を持ち続け

岐阜県立加茂高等学校，群馬工業高等専門学校，

ること，我々成人世代についても同様で，自身興味を持っ千葉県立木更津高等学校，東京都立小石川中等教育学校，て，子どもたちを刺激し続けていくことが肝要と考えま

日本大学高等学校・中学校，日本大学第一高等学校，す．高校生シンポジウムも本年度は，公開のイベントとし宮城県仙台第三高等学校，立命館高等学校て，生徒の家族や一般の参加者の参加しやすい企画にした■最優秀発表賞
ケプラーの法則を用いた富士山までの距離の算出
江戸川学園取手高等学校!岸琴子，角求めた［１］．そして Excel を用いて，その解を数値計算し，黄道座標を赤道座標，地平座標の順に座標変換

明音，塩田奈桜，端２年５組して，高い精度でもって任意の時刻における太陽の優利香位置を算出できるようにした．以下は，本校での２０２１
年１月２３日の日の出入り，南中を計算した結果を国

１．研究目的立天文台の「こよみの計算［２］」で得られる結果と比ダイヤモンド富士とは，太陽が昇り，また夕陽が沈むそ較したものである．の瞬間に，富士山と太陽とが重なる光景である．それは，日の出
時間いくつかの条件が揃わないと観察できない珍しい光学現象

方位［゜］

南中時間

日の入高度［゜］

時間

方位［゜］

である．茨城県内にある本校は，富士山から約 130 km も離我々の計算 ６：
４６：
２２ 113.6355 １
１：
５１：３８ 34.6823 １６：５７：
１３ 246.4915

れた遠距離に位置するが，年に２回だけ利根川の河川敷か国立天文台

らダイヤモンド富士を観察できる稀有な環境にある．

６：４６113.6１
１：
５１：３８34.7１
６：５７246.5② ダイヤモンド富士の撮影：①の計算結果を基に取手

本研究では，ダイヤモンド富士を通じて取手市から遠くにてダイヤモンド富士が生じる時刻と場所を特定し，離れている富士山の位置と標高を正確に算出することを目

実際に取手の土手から計１０回※１の撮影に成功した．

的とした．それらは最終的に，ケプラーの法則の正確さを望遠鏡のマークは今回我々が観察した地点，直線は物理的かつ天文学的に検証し，数学的に地球の形を分析す

ダイヤモンド富士を観察した時刻における太陽の方るという意義につながることだろう．

向角を表している（図１）［３］．

２．研究方法

３．結果・考察① 太陽の位置の算出：ケプラーの面積速度一定の法則

太陽と富士山の位置と高さがわかると，どの場所においを用いて，黄道座標における太陽の位置の厳密解をて，どの時間にダイヤモンド富士が生じるのかを予測でき

図１＊長沼 祥太郎，科学教育研究 Vol.39, No.2 (2015) 114.
※１：シンポジウムでの発表時より観測点が増えており，計算結果も更新してある．

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た．逆に言えば，太陽の位置を用いて，様々な山の位置と標高を求められると考えた（図２）．今回は富士山を用いて以下の考察を行った．
① まず，球面三角法を用いて，富士山の緯度と経度を算出した．しかし，この方法で特定すると富士山の位置は，実際の富士山の裾野付近となってしまった（図３）．
② この誤差は，地球を真球と仮定したために生じたと
図２考えた．つまり，地球を回転楕円体として計算するべきである．これを正確に計算するには，GRS80という国土地理院が公開している手法を用いなければならない．しかし，この計算は非常に複雑であるため，更に調査をしたところ，ヒュベニ近似［４］という手法を用いて，より簡単にかつ正確に楕円の曲率を包含して計算できることが判明した．そこで，この方法を用いて計算すると，富士山の緯度と経度を更に精度を上げて算出できた（図４）．
③ 続いてダイヤモンド富士の観測結果を球面三角法とヒュベニ近似に適用して，富士山の標高を算出した．

図３!以 上 の 誤 差 が 生 じ
し か し，ど ち ら の 方 法 で も "た．その原因は太陽光が大気中で屈折するために生じる天文気差［５］が関係していると考えた．天文気!以内※１に収差を考慮して計算し直すと，誤差が !
まった．
気差の考慮
球面三角法
ヒュベニ近似

なし
あり
なし
あり

推定標高
H
［m］
3063.84000.22971.53890.8

標準偏差!
［m］
165.8
151.9
162..7149.0

誤差−4.295!
1.476!
−4.944!
0.771!

図４

太陽の位置を用いて，地球の半径や扁平率などを精度良く４．結論及び今後の展望求めることに挑戦していきたい．

本研究により，ケプラーの法則という授業で習う身近な公式を用いて，太陽の位置を算出できること，また，富士参考文献

山の位置に関して，球面三角法やヒュベニ近似を利用し［１］宮本尚彦：日の出日の入り時刻の計算の考え方（２０１３）．
http://bakamoto.sakura.ne.jp/buturi/2hinode.pdf［２］国立天文台：こよみの計算 https://eco.mtk.nao.ac.jp/cgi-bin/koyomi/koyomix.cgi［３］Google マップ https://www.google.co.jp/maps/［４］K. Hubeny, Weiterentwicklung der Gau!schen Mittelbreitenformeln, Z.Vermess 84, 159 (1959).
［５］廣野康平：天文航法の ABC（成山堂書店，２０２０）．て，国土地理院の発表している緯度経度に近い値を太陽の位置計算のみで出せることが示された．ただし，ヒュベニ近似での計算をグラフにすると奇妙な波形が見られた．その原因が方向角の計算誤差にあるとわかったので，さらにヒュベニ近似の精度を高める必要がある．今後は，この議論をさらに発展させ，ダイヤモンド富士や他の山々に沈む!!!!!!!!!!!!!!!!

江戸川学園取手中・高等学校
私達は，部活動は違いましたが，「物理が好き」という共通点を持っており，今回集まりました．私達はダイヤモンド富士という現象を知り，先生のご指導のもと，太陽の位置や緯度・経度，標高などの計算方法を学びました．この研究を通して，自らの手で計算する喜びを知ることができました．このたびはこのような機会を与えてくださり，ありがとうございました．

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