52024／May
Vol. 41 No. 2
年 月日発行（毎月回 日発行）

ISSN

通巻４８２号
星空ガイド（５‐６月）
雷・雷雲から放出される放射線
化学のこばなし「おいしい化学 メイラード反応」
ジュニア科学クラブ
新展示場紹介「てこと滑車」−

工事中の科学館展示場４階

歳差運動
鉱物の名前になった元素の発見者たち（１）
学芸員の研究発表など
友の会
コレクション「宇田川榕菴著『舎密開宗』」

星空ガイド星空ガイド ５月１６日～６月１５日
よいの星空
５月１６日２２時頃
６月 １日２１時頃
１５日２０時頃

あけの星空
５月１６日 ４時頃
６月 １日 ３時頃
１５日 ２時頃［太陽と月の出入り（大阪）］
月 日 曜 日の出 日の入 月の出 月の入 月齢
５ １６ 木

４：５４ １８：５５ １２：０８

１：１０

８.０

２１ 火

４：５１ １８：５９ １６：５１

３：０９

１３.０

２６ 日

４：４８ １９：０２ ２２：０２

６：２７

１８.０

１ 土

４：４６ １９：０６

１：１２ １３：１７

２４.０

６

※惑星は２０２４年６月１日の位置です。

２６ 木

４：４５ １９：０９

３：５９ １９：０９

２９.０

１１ 火

４：４４ １９：１１

８：５５ ２３：１０

４.６

１５ 土

４：４４ １９：１３ １２：４６

０：２４

８.６

星空ガイド
干支の星座
今年は辰年ですが、今年の干支の星座とも言えるりゅう座が、北の空高くに見えています。おおぐま座とこぐま座の間に位置し、ちょうどこぐまを取り囲むよ
うに星が並んでいます。東側に見える
四角形の星の並びが竜の頭に相当し、
くねくねとこぐまを取り囲むように竜の尾が伸びています。多くの星が３～４等星のため、大阪では見つけることが困難ですが、星のよく見える場所では、比較的辿りやすい星の並びです。
北の空の星空（６月１日２１時頃：大阪）
ところでこのりゅう座の尾にあるトゥバンという星は、今からおよそ５０００年ほど前は、ちょうど天の北極にあり、北極星の役目を果たしていました。５０００年前と言えば、エジプトでピラミッドが建設されていた時期で、ピラミッド内部に北の空へ向かって開けられたトンネルからは、当時、このトゥバンが見えていたと言われています。
地球の自転軸は、常に同じ方向を向いているわけでなく、およそ２万６０００年の周期で徐々に方向が変わる、歳差運動をしています。そのため、現在の北極星も、徐々に真北の方向からずれてゆき、１万２０００年後には、こと座のベガが北極星として輝くことになります。

江越 航（科学館学芸員）［こよみと天文現象］
月 日 曜

主な天文現象など

５ １８ 土 月が最遠（４０４,７７３㎞）／変光星 くじら座ミラの極大
１９ 日 木 星 が 合／変 光 星 オ リ オ ン 座Ｕの
極大
２０ 月 小満／月とスピカが接近
２３ 木 ○満月（２３時）／変光星カシオペア
座Ｒの極大
２４ 金 明方に月とアンタレスがならぶ
３１ 金
下弦（２時）／深夜に月と土星がな
らぶ／南大西洋一帯で土星食
６ １ 土 白昼低空で海王星食（１３時１０分
潜入～１８分に没）
２ 日 月が最近（３６８,２５５㎞）

月 日 曜
６

主な天文現象など

３ 月 明方に月と火星が接近
４ 火 明方の低空に水星と木星が接近
５ 水 芒種／金星が外合／明方に木星と水星が接近
６ 木 ●新月（２２時）
９ 日 土星が西矩／月とカストルとポルック
スがならぶ
１０ 月 入梅
１２ 水 月とレグルスがならぶ
１４ 金
上弦（１４時）／月が最遠（４０４,００４㎞）／水星が近日点通過
１５ 土 水星が外合３

ＨＩＧＨ‐ＥＮＥＲＧＹ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＦＲＯＭ ＴＨＵＮＤＥＲＳＴＯＲＭＳ

雷・雷雲から放出される放射線大阪大学 大学院工学研究科 和田 有希
１．はじめに
雷はよく知られている気象現象で、一瞬の光と、けたたましく鳴り響く轟音に恐怖を感じた方も多いのではないのでしょうか。また雷が発生したときにＡＭラジオにノイズが入ることからわかるように、雷は電波も出しています。一方で近年の研究により、雷あ
るいは雷雲から放射線が出ているということもわかってきました。本稿では雷や雷雲の基本的な性質に触れながら、雷・雷雲から放出される放射線について解説します。
２．雷雲の形成と帯電のメカニズム
空を見上げると、快晴の日
でなければ雲が目に入ると思います。実は雲は１０種類（十種雲形と呼ばれる）に分類されますが、その中で雷と関係するのは主に積乱雲（図１）と呼ばれ る 雲 で す。積 乱 雲 は
地表近くから高度１０ｋｍ以上まで発達する背の高い雨雲で、雷 だ け で な く 豪 雨 や 竜
巻、雹（ひょう）の原因にもな
図１．積乱雲と雲放電ったりします。
積乱雲の中では激しい上昇気流が発生し、降水粒子が生成して激しくぶつかりあっています。降水粒子というと雨を思い浮かべますが、大気は高度が高くなるほど気温が低くなるため、積乱雲が発達するような高度３-５ｋｍ以上では雨粒よりも霰（あられ：図２）や雹（ひょう）、氷の結晶（氷晶）といった凍結した粒子が多く存在します。地上では降ってくる間に融けて雨として観測されることが多いですが、融けきらずに降ると「ひょう」や「あられ」として観測され、車や建物に被害が出ることがあります。
図２．あられの一例

４

ＹＵＵＫＩ ＷＡＤＡ
あられや氷晶が積乱雲の中で激しくぶつかると、下敷きで髪を擦ったときと同じように静電気が発生します。周囲の気温が低い積乱雲上部では、あられが負の電荷を、氷晶が正の電荷を帯びます。あられは数ミリくらいの氷の粒で、氷晶は雪やあられに成長する前の、より細かい氷の結晶です。すなわち氷晶よりもあられのほうが重いので、ぶつかりあったあとは正に帯電した氷晶が上へ、負に帯電したあられが下へと分かれていきます。こうして積乱雲の上層に正の電荷が、中層に
図３．雷雲内の電荷構造
負の電荷がたまり、電荷分離がおきます。さらに
周囲の気温が高い積乱雲下部では、あられが正の電荷を、氷晶が負の電荷を帯びることがあります。そのため、積乱雲は上層に正の電荷をもつ氷晶による正電荷層、中層に負の電荷をもつあられと氷晶による負電荷層、下層に正の電荷をもつあられによる正電荷層、という３極構造をもつと考えられています（図３）。
３．雷放電の種類と開始のメカニズム
積乱雲の中で電荷分離が進むと、いよいよ雷が発生します。雷にもいくつかの種類が存在します。まず大き く「雲 放 電」と「対地雷」の２つに分かれます。雲放電は雲の中で完結する、地面に落ちない雷です。稲妻が雲だけで完結せず、地面まで到達すると対地雷となります。一般に落雷と呼ばれているのは対地雷のことです。対地雷の方が流れる電流や発生するエネ
ルギー、光や音が雲放電よりも大きい傾向にあります。
対地雷の中でも「下向き放電」と「上向き放電」があります（図４）。落雷と呼ばれるように、対地雷の多くは積乱雲から地面に向かって落ちる下向き放電です。一方でビルや鉄塔など高い建物から雲に向かって稲妻が延びることがあり、上向き放電
図４．下向き放電と上向き放電と呼ばれます。上向き放電は稀ですが、北陸で発生する冬の雷においては上向き放電が多発することがあります。

５

ＨＩＧＨ‐ＥＮＥＲＧＹ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＦＲＯＭ ＴＨＵＮＤＥＲＳＴＯＲＭＳ
雷雲の中で雷はどのようにして開始するのでしょうか。意外に思われるかもしれませんが、雷が開始するきっかけは
実はよくわかっていません。冬に静電気が溜まって発生する、あるいはライター
やガスコンロなどの着火時に発生する
火 花 は「絶 縁 破 壊」と 呼 ば れ ま す（図５）。絶縁破壊には非常に強い電場が
図５．圧電素子による火花放電必要です。電場は１ｃｍあたりにかかっている電圧のことを指します。例えば地上の大気中では１ｃｍあたりおよそ３万ボルトが必要です。コンセントに来ている電圧は１００Ｖですから、数ｃｍであっても絶縁破壊を起こすためには遥かに高い電圧が必要であることがわかります。
ではそのような強い電場が雷雲内に存在するのでしょうか。１９９０年代にアメリカ・
オクラホマ州で気球を用いた観測が精力的に行われ、雷雲内の電場の計測も行われたところ、最大でも絶縁破壊に必要な電場の１０分の１ほどしか観測されませんでした。このことから、雷発生のきっかけは我々が想像しているような絶縁破壊とは異なるメカニズムではないか、と考えられるようになりました。絶縁破壊以外でどのように雷が発生するのかについて、いくつかの仮説が打ち立てられていますが、その１つである「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」について、次の章で説明します。
４．雷・雷雲から放出される放射線
ここまで雷や雷雲の一般的な性質を述べましたが、ここから放射線の話に移ります。そもそも放射線とは高いエネルギー、すなわち高速で移動する粒子のことです。
放射線には様々な種類がありますが、ここで登場するのは高速で移動する電子と、
高いエネルギーをもつ光であるＸ線・ガンマ線です。
皆さんの中には胸部レントゲン検査や、骨折していないか調べるためのレントゲン検査を受けたことがある人がいると思います。レントゲン
検査はＸ線を利用していますが、このときＸ線は加速器を用いて作られます。加速器とは、高い電圧を印加して電子などを加速させる装置です。加速された電子はターゲットと呼ばれる金属に衝突することで、制動放射線と呼ばれるＸ線を放出します（図６）。
図６．レントゲン装置の原理

６

ＹＵＵＫＩ ＷＡＤＡ
実は雷や雷雲においても、同様に電子を高いエネルギーまで加速して、放射線を出しているということが１９８０年代からわかってきました。ただしレントゲンと違うのは、雷雲の周りには大気が存在するということです。大気中に存在する窒素や酸素といった原子は、電子とぶつかることで電子を止めようとします。レントゲン装置を含む加速器は、電子の通り道を真空にして、エネルギーの損失を防ぎます。
では原子に満ちあふれた大気
中ではどのように電子が加速されるのでしょうか。実は最初の説「相対論的逃走電子モデル」を提案した の は お よ そ１００年 前 の１９２５
年、霧箱の発明でも有名なＣ.Ｔ.Ｒ.
ウィルソンです。図７に示すように、
大気中において電子にかかる抵
抗力が一時的に小さくなるエネル
ギーがあります。このとき、絶縁破壊電場のおよそ１０分の１以上が
図７．大気中で電子が受ける抵抗力
かかっていれば、電子が受ける抵抗よりも加速する力が勝り、電子は大気中であっても加速することができます。
ここで注意が必要なのは、加速力が勝るのは一部のエネルギーだけであり、電子が加速されるには最初からある程度のエネルギーをもつ必要があります。このような加速の「種」となる電子は、例えば宇宙から到来する高エネルギー粒子である宇宙線が大気中で作り出す電子が担っているのではないか、という仮説もあります。また
一度加速が始まると、加速された電子が大気中の原子にぶつかって他の電子を叩
き出し、その電子も加速され他の電子を叩き出し、というサイクルが生まれます。こうして高エネルギー電子が次々と生成される仕組みを、雪山で些細なきっかけで「なだれ」が発生することに例えて、「相対論的逃走電子なだれ増幅」と呼ばれます。
相対論的逃走電子なだれ増幅が実際に観測されたのは、１９８０年です。アメリカで航空機に放射線検出器を載せて雷雲内を飛行したと
ころ、数秒にわたって放射線量の増大が観測されました。現在ではガンマ線グローと呼ばれているこの現象は、雷雲内の強い電場によって電子が加速され、大気中の原子にぶつかることで制動放射線を出していると考えられています（図８）。
図８．ガンマ線グローの模式図
ガンマ線グローは日本でも観測されています。

７

ＨＩＧＨ‐ＥＮＥＲＧＹ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＦＲＯＭ ＴＨＵＮＤＥＲＳＴＯＲＭＳ
そのきっかけとなったのは福井県敦賀市にある高速増殖炉「もんじゅ」でした。原子力発電所の周囲には、放射能漏れを監視するモニタリングポストが設置されています。１９９７年１月、もんじゅを取り囲むモニタリングポストが数分にわたる放射線量の増大を検知し、アラートが発報されました。当初、周囲で雷が発生していたことから、
電気的ノイズではないかと考えられていましたが、もんじゅの職員であった鳥居建男
氏が詳細に調査したところ、上空を雷雲が通過しており、雷雲内で加速された電子に由来する放射線ではないか、と結論付けました。
ガンマ線グロー、すなわち雷雲内における相対論的逃走電子なだれ増幅が雷の発生に関わっているのではないか、という説があります。ガンマ線グローは雷の発生前に高エネルギー電子という形で微弱な電流を流す現象、とも言いかえることができ、この微弱な電流が雷の開始に影響を与えている可能性があります。前述のとおり、電子加速の種となる電子は宇宙線から供給されている可能性があり、雷の発生
は宇宙とも関係しているのかもしれません。
雷雲だけではなく、雷と同時に発生する放射線も見つかっています。１９９１年、ブラックホールなど宇宙からの放射線を観測するＮＡＳＡの人工衛星が、偶然にも地 球から到来する放射線を捉え、地球ガンマ線フラッシュと名付けられました（図９）。当 初は雷との関連は明らかではな
かったものの、その後の観測で地球ガンマ線フラッシュと雷から放出される電波が同時に観測され、地球ガンマ線
フラッシュは雷によって発生
図９．地球ガンマ線フラッシュの模式図
する放射線だとわかってきま（ＮＡＳＡ／ＧＳＦＣ／Ｊ.Ｄｗｙｅｒ／ＦＩＴ）
した。
５．北陸で発生する冬季雷での放射線観測
筆者らは石川県金沢市を中心に冬の雷・雷雲からの放射線の観測を行っています。雷は夏のイメージですが、日本海沿岸部では冬に雷が多発します。中国大陸から吹き付ける乾燥した寒気が、日本海を北上する対馬暖流の上を通過することで雪雲を発生させ、ときに雷雲となって押し寄せるためです。
冬は気温が低いので、雷雲が形成される高度も低くなります。実は放射線は大気に吸収されてしまうため、大気中を１ｋｍくらいしか通り抜けることができません。夏の８

ＹＵＵＫＩ ＷＡＤＡ
場合、電荷が溜まっているのは 高 度３ｋｍ以 上 の た め、放射線が発生しても地上まで到達することができず、海外では航空機に検出器を載せたり、あ る い は３,０００ｍ級 の 高山に観測施設を建設したりしています。一方で冬の雷雲だと高度１ｋｍ以下まで垂れ込
図１０．冬と夏の雷雲の違いめてくるため、放射線を地上で観測できます（図１０）。この利点を活かして、筆者らは金沢市周辺の大学や高校、公共施設などの屋上に、自ら開発した小型の放射線検出器を設置して観測を行っています。航空機や高山の観測と比べると、必要なコストや手間が少なく、高品
質な観測データを得られます。
２０１６年１０月に本格的な観測を開始して以降、４年間で合計７０例のガンマ線グ
ローを観測することに成功しています。２０１８年１月にはガンマ線グローが発生している領域の周辺で落雷の検出にも成功しました。ガンマ線グローが雷を引き起こしているか、この一例だけではまだ判断できませんが、今後の観測で放射線と雷の関係が詳細に解明できると期待しています。
６．おわりに雷は身近でありながら、意外にもまだ謎が多い現象です。特に雷・雷雲から放出される放射線は比較的新しく発見された現象であり、様々な分野の研究者を巻き込んだ新しい学問分野「高エネルギー大気物理学」として発展している最中です。北陸における観測が今後も雷の謎を数多く解き明かせるよう、筆者も尽力していく予定で
す。

著者紹介

和田 有希（わだ ゆうき）
大阪大学大学院工学研究科 電気電子情報通信工学専
攻 助教。気象予報士。２０２０年に東京大学大学院理学系
研究科物理学専攻を修了、博士 （理学） を取得。雷・雷雲からの放射線観測やフェーズドアレイ気象レーダーの開発と降水現象の観測など、観測装置を自ら開発して気象現象の解明に取り組んでいる。

９化学のこばなし

１２９

おいしい化学 メイラード反応

焼きたての食べ物を想像してみてください。たとえばパン、クッキー、おせんべい、ステーキ…。それらの共通点は何でしょうか。どれも私の好物…というのは置いておき、どれも焼くことで茶色くなり、香ばしい香りが広がります。熱によって、生地や肉に含まれる成分から、茶色い色の分子や、香ばしいにおいの分子が、さまざまな化学反応によって生まれているのです。そのひとつが「メイラード反応」です。
メイラード反応はアミノ酸と糖のあいだでおこる化学反応
２０世紀はじめごろにこの反応を研究した化学者の名前から取られたこの反応は、アミノ酸と糖によって起こる化学反応です。
アミノ酸とは、タンパク質をつくる分子です。どんな生物の体もタンパク質が主な成分のひとつ。たった２０種類のアミノ酸が、適当な順番で長くつながることで、さまざまな種類のタンパク質がつくられ、それらで生物の体はできています。糖もまた、生物の体をつくったり、エネルギー源となったりする重要な成分です。甘みを感じる物質の代表的なものでもあります。
アミノ酸と糖を同時に加熱することで、これらの間で反応が進み、「メラノイジン」という種類の褐色の色素がつくられ、それと同時に、さまざまな香りの分子がつくられるのがメイラード反応です。何段階もの化学反応が複雑に絡み合って起こっており、その全貌は明らかになっていません。
起こっていることは複雑ですが、メイラード反応のおもしろさを簡単に体験できる実
験があります。うま味調味料の代表である味の素はグルタミン酸ナトリウムという、うま味分子の結晶の粒です。グルタミン酸はアミノ酸の一種なので、これと砂糖を混ぜてあたためるだけで、メイラード反応が起こります。
実験してみよう：メイラード反応
用意するもの：アルミカップ、味の素、砂糖、水、
菜箸やトング、ホットプレート、ぬらした布巾① アルミカップに味の素と砂糖を入れます。それぞ
れほんのひとふりでじゅうぶん。
② 水１，２滴たらしアルミカップを軽くゆすり混ぜます。
溶け残りがあってもだいじょうぶ。
③ １８０℃くらいのホットプレートにアルミカップを置いて加熱します。すぐに茶色く色づき、同時に香

１０

Ｔ．ＵＥＢＡ
ばしい香りが立ち上がります。これがメイラード反応です。焦げると臭くなるので、きつね色になったらすぐに菜箸やトングで取り出し、ぬらした布巾の上で冷ましましょう。
④ 同じことを、味の素だけ、あるいは砂糖だけでやってみて、香りをくらべてみましょう。味の素だけのときはかなり独特なニオイです。一方、砂糖だけの場合は、香ばしく甘い匂いが感じられます。これはカラメルです。しかし、③とは違った香りに感じられるはずです。③の香ばしさは、糖とアミノ酸の両方がそろったときにだけ生まれる香りということがわかります。糖を加熱しておこる反応はずばり「カラメル反応」といい、大体の場合メイラード反応とともにカラメル反応も起こっています。
メイラード反応は料理における重要な化学反応
アミノ酸と糖は生物を構成する基本的な分子のため、たいていの食材に含まれます。そのためメイラード反応は、きわめて身近で、わたしたちがいつもお世話になっている化学反応といってもよいでしょう。たとえば、コーヒー。あの色や香りは、コーヒーの種子をこんがりとローストしたときの、メイラード反応やカラメル反応などによって生まれたものです。また、メイラード反応は加熱することでよく進みますが、加熱しなくても反応はゆっくりと進みます。たとえば、桶の中でじっくりと熟成してつくられる味噌や醤
油は、メイラード反応などによるものです。日本酒も熟成が進むと、琥珀のような褐色が生まれます。
私が大学で学んでいたころ、実験の講義の中で先生が「料理が上手い人は化学実験も上手い」ということをおっしゃったのを憶えています。料理に求められる調理器
具のあつかいや段取りのよさが実験にも求められるという意味だと思いますが、たしかに、いろんなものを混ぜたりあたためたり冷やしたりして、別のものを作り出すという過程は、料理とよく似ています。それどころか、実際に料理においてはさまざまな化学反応が起こっており、それをたくみに制御して、目的の味を生み出しています。料理と化学実験は単に「似ている」程度の関係ではなく、食べることを目的とした化学実験のことをわたしたちは「料理」と呼んでいる、と考えてもよいのではないか、とも思います。
【読書案内】
・『「おいしさ」の科学 素材の秘密・味わいを生み出す技術』、佐藤成美著、講談社、
２０１８。安定のブルーバックス。さまざまな話題を扱っています。気軽に読めます。
・『Ｃｏｏｋｉｎｇ ｆｏｒ Ｇｅｅｋｓ 第２版 ―料理の科学と実践レシピ』、Ｊｅｆｆ Ｐｏｔｔｅｒ著、オライリー・ジャパン、２０１６。料理の科学の事典。まるで鈍器。気軽に読めません。でも超マニアックで面白い。

上羽 貴大（科学館学芸員）

１１

前半のプログラム

ジュニア科 学クラブ
ジュニア科学クラブ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

風はふしぎ
えい ぞう

台風なんかで屋根が吹き飛んでいく映像をＴＶで見たことがあると思います。風にはものをふき飛ばす力があります。でも、風の力はそれだけしょうか？
おじさんがブロアとよばれる落ち葉なんかをふき飛ばしてそうじに使う道具を持って何かしてます。風船で作ったリングが空中にういているように見えますが、リングはひものようなものでつるされているのではありません。こんなことが可能なのでしょうか。これは風のふしぎな力なのでしょうか。
おおくら ひろし（科学館学芸員）■５月のクラブ■５月１９日（日） ９：４５ ～ １１：３０◆集

合：プラネタリウムホール（地下一階）
９：３０～９：４５の間に来てください
てんじ場入口で会員手帳を見せてください◆もちもの：会員手帳・会員バッジ・筆記用具◆内

容： ９：４５～１０：３０ サイエンスショー見学（全員）
１０：３０～１１：３０ プラネタリウム見学（会員番号１－５０）
１０：３０～１１：３０ 実験教室（会員番号５１－１００）

・途中からは、入れません。ちこくしないように来てください。
・プラネタリウムに入れる保護者の方は１名までです。
※最新の情報は、科学館公式ホームページ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ.ｓｃｉ‐ｍｕｓｅｕｍ.ｊｐ／）をご覧ください。

ここから３ページはジュニア科学クラブ（小学校５・６年生を対象とした会員制）のページです。

１２

後半のプログラム

５月のプラネタリウム：天文の話題

たん生日のせいざ、ってな～に？
たん生日のせいざ？
みなさんのたん生日は、いつかな？
たん生日によって「わたしは、○○ざ生まれです」とか、星うらないで「△△ざのラッキーアイテムは？」なんて話を聞いたことがあるかもしれないね。でも、なんで、たん生日によって、せいざが決まっているんだろう？せいざによって運命が分かるなんてことがあるんだろうか？
今月のプラネタリウムでは、たん生日のせいざについて調べてみよう。

たん生日ごとの１２のせいざ
実は「たん生日のせいざ」は本当のせいざのことじゃないんだ。
どういうことなのか、ナゾをとくカギは「太陽の位置」だ。そして自分の「たん生日のせいざ」が「自分のたん生日」に見えるかどうか、考えてみよう。
石坂 千春（科学館学芸員）

１３

前半のプログラム

５・６月の実験教室
すず

ひんやり！涼しさの科学
暑い夏が近づいてきました。うちわであおぐと涼しくなりますね。いっふ

たいなぜ涼しくなるのでしょうか。風が吹くからでしょうか。でも、どうして、風が吹くと涼しくなるのでしょう。
今回の実験教室では、科学で涼しさのヒミツにせまります。風でひん
はん のう

こな

やりしたり、化学反応でひんやりしたり、粉を水にとかすだけでひんやりしたり…。ひんやりのしくみのキーワードは「分子」。楽しくたくさんひんやり
そう ぞう

いっ しゅん

しながら、分子の動きを想像してみましょう。いつでも一 瞬でひんやりでしゅんかん れいきゃく

きる、瞬間冷却パックも作ります。

いつでもどこでも、一瞬でひんやり
気持ちいい！

使い終わった冷却パックの中身
けっ しょうで結晶を育てることもできます。

みなさんが持ってくるもの
筆記用具、ハンカチ、使いなれたハサミ（科学館でも用意します）
科学デモンストレーター

１４

展示場リニューアル
新展示場紹介

てこと滑車

４Ｆ

これまで展示場４階後半は、「サイエンスタイムトンネル」というコーナーになっていました。さまざまな展示を実際に体験しながら、科学の原理を理解してもらおうというコーナーでした。
人々は昔から自然現象を観察し、自然が持つ法則を探求してきました。こうした積み重ねが、現在私たちが理解している科学の体系としてまとめられています。展示改装に伴いコーナーの名称は変更されますが、引き続きこのコーナーでは「力」「光」「電気と磁気」に焦点を当て、体験展示と資料を通して自然法則の概念が獲得されてきた歴史を辿ります。
このコーナーの最初は、「力」についてです。力学は古代から研究されてきた分野で、いろいろな法則が発見され体系づけられてきました。
以前「滑車」の展示がありました。
これを新しい展示に入れ替えて、重量挙げに使うバーベルを持ち上げてみます。滑車を使うと、力の向きを変えることができます。それだけでな
く、動滑車を使えば、小さい力でも持ち上げることが可能になります。
図１．滑車の展示（旧）
動滑車とは固定されていない滑車
で、これを使えば、半分の力で持ち上げることができます。その代わりに、ロープを引っ張る長さは倍になります。
さらに改装後の展示場では、新たに「てこ」の展示も登場する予定です。てこを使って同じくバーベルを持ち上げてみます。釘抜きと同じように、てこの原理を使うと、長い取っ手を使って、小さい力でバーベルを持ち上げることができます。その代わりに、同じ高さを持ち上げるのに、取っ手をたくさんの距離動かす必要があります。
てこも滑車も、小さい力でものを動かすことができる道具ですが、その代わりに、同じ距離だけものを移動させるためには、より長い距離を動かす必要があります。物理学では、力に動かした距離を掛けた量のことを「仕事」と呼んでいます。そして仕事の概念は、エネルギー保存則につながる、重要な概念なのです。

江越航（科学館学芸員）

１５

天文の話題歳差運動
歳差運動
今月の星空ガイドのページでは、地球の自転軸は歳差運動により徐々に方向が変わるというお話をしました。ところで、歳差運動とは、いったい何なのでしょうか。
図１のように回転しているこまの軸が、地面に垂直でなく、少し傾いた状態のままで回転しているとします。するとこまの軸は、そのまま同じ方向を向くのではなく、傾いたまま鉛直軸の周りをゆっくり回りながら向きを変えていきます。これを歳差運動といいます。
歳差運動が生じる理由の説明は少し難しいのですが、回転の運動方程式から導くことができます。図のように、こまの回転軸の方向に角運動量Ｌというものが定義されます。この角運動量Ｌに、重力により別の回転の力Ｎが加わると、回転軸の角運動量がＬ+ｄＬに変わります。このため、回転軸の向きが、鉛直軸の周りをゆっくり回る
図１．こまの歳差運動
歳差運動をおこすのです。
地球の歳差運動
地球も歳差運動により、自転軸の方向が徐々に変化しています。
地球の公転面に対し、自転軸は２３.５度傾いた状
態で自転しています。自転
軸を延長した方向にあるのが北極星です。また地球は完全な球でなく、赤道が膨
らんだ形をしています。すると太陽からの引力により、自転軸を起こそうとする別の回転の力が働きます。こ１６

図２．地球の歳差運動

Ｗ．ＥＧＯＳＨＩの結果、先ほどのこまの場合と同じく、回転の運動方程式から、地球の自転軸の方向が徐々に動く歳差運動をすることが導かれます。
春分点の星座
地球の歳差運動は、一回り２万
６０００年という 、
大変ゆっくりしたものです。しかし長い間には、北極星の方向がずれていってしまいます。
自転軸の方向が変化すると、太陽の通り道（地図３．歳差による春分点の変化
球の軌道面）である黄道と、天の赤道が交わる位置も変化することになります。この黄道と赤道が交わる点の一つが春分点であり、天球上の座標原点になっています。歳差運動に伴い、春分点の方向もずれていくことになります。
太陽の通り道に位置する星座が黄道十二宮です。黄道十二宮が整備された二千年前には、春分点はおひつじ座の方向にありました。しかし歳差運動によって、春分点の方向も徐々に変化して、現在はうお座の方向にあります。春分点がうお座にあるのに、星占いの始まりがおひつじ座になっているのはこのためです。

江越 航（科学館学芸員）

１７

鉱物の名前になった元素の発見者たち

鉱物の名前になった元素の発見者たち（１）
京都薬科大学

名誉教授

桜井

弘

まず元素の周期表を見てみよう。図１は、見やすくするため立体的に示している。
３族の６周期と７周期は、机の引出から引き出したように、それぞれ１５個の元素が並んでいる。１） 日ごろよく見る周期
表では、この部分は欄外に書かれている。
３族 の６周 期 と７周 期 の１５個ずつの元素の一群は、それぞれ先頭の元素ランタン（元素記号Ｌａ）とアクチニウム（Ａｃ）の名前をとってランタノイドとアクチノイドとよばれている。
ランタノイドは、ガラスやレンズ、
強力磁石、ＭＲＩ画像診断の画像
強調剤、電動アシスト自転車、熱の発生しないレーザー光や蛍光体などの材料作成に用いられ、現代の科学技術や医療、日常生
活には欠かせない元素の集団である。さらに、このランタノイド元素に同じ３族のスカンジウム（Ｓｃ）とイットリウム（Ｙ）を加えた１７元素
は、希土類元素（レアアース）とよ
図１．元素の立体周期表
ばれている。２）
レアアース研究の幕開けをつくったガドリンとガドリン石
ランタノイド元素の中央にある原子番号６４のガドリニウム（Ｇｄ）は、１８００年にスイスの化学者ジャン・マリニャック（１８１７－１８９４）が、ある“黒っぽい鉱物”から発見した元素である。これは明らかに新元素であるとフランスの化学者ポール・ボアボードラ
ン（１８３８－１９１２）が認めて、レアアースのイットリウム（正確にはＹを含む酸化物）
を初めて発見したフィンランド（当時はスウェーデン領）の化学者・鉱物学者ヨハン・ガ
ドリン（１７６０－１８５２）（写真１）の功績を讃えて「ガドリニウム」と名づけた。

１８

ＨＩＲＯＭＵ ＳＡＫＵＲＡＩ
さ て、こ の“黒 っ ぽ い 鉱 物”と は、な ん だ ろ う
か？この鉱物こそ、元素発見の歴史の中ではひときわ目を引く重要な役割を果たした鉱物のひとつである。この鉱物の物語を簡単に紹介しよう。
スウェーデン・ストックホルムの砲兵連隊の軍人であったカール・アクセル・アレニウス（１７５７－１８２４）は、近所のイッテルビー鉱山を歩き回っていた１７８７年に、肉赤色の長石の中に黒い鉱物を見つけ、鉱山の名前からイッテルバイト（またはイッテルライト）とよんでいた。ずいぶん重いので、６年前の１７８１年に発見されたタングス
写真１．ヨハン・ガドリン（１７６０－１８５２）
テン（Ｗ）を含んでいるのではと思い、対岸にある（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ.ｗｉｋｉｐｅｄｉａ.ｏｒｇ／ｗｉｋｉ
フィンランドの化学者ガドリンに分析を依頼した。
／Ｊｏｈａｎ_Ｇａｄｏｌｉｎ）
ガドリンが分析したところ、タングステンはなく、鉱物の３８％は未知元素の酸化物であると１７９４
年に報告した。この鉱物分析を追試したアンデ
シュ・エーケベリ（１７６７－１８１３）も未知元素の酸化物は５５．５％あることを確認して、１７９７年にこの酸化物をイットリアと名づけた。その後、フラ ン ス の ル イ＝ニ コ ラ・ヴ ォ ー ク ラ ン（１７６３－
１８２９）やドイツのマルティン・ハインリヒ・クラプ
写真２．ガドリン石（黒っぽい部分）
ロート（１７４３－１８１７）などの著名な化学者た （ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ.ｗｉｋｉｐｅｄｉａ.ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｇａｄｏｌｉｎｉｔｅ）
ちも研究しはじめ、クラプロートは１８００年に、ガドリンに敬意を表して、アレニウスがイッテルバイトとよんでいた“黒っぽい鉱物”を“ガドリン石（Ｇａｄｏｌｉｎｉｔｅ）”（写真２）を名づけた。これ以後、この名称が使われている。ガドリン石は（Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｙ）２ＦｅＢｅ２Ｓｉ２Ｏ１０のような化学式で表わされる。１８４３年になり、スウェーデンのカール・グスタフ・モサンデル（１７９７－１８５８）はイットリアから純度の高い新元素を取り出すことに成功し、イットリウム（Ｙ）と名づけた。こうして、レア
アース発見の約１２０年に渡る長い歴史は、このイットリウムの発見からスタートすることとなった。イットリウムを発見したガドリンは、鉱物ガドリン石と元素ガドリニウム（Ｇｄ）の名前となり、その名前を永久に残すこととなった。３，４）ガドリン石が発見されたイッテルビー村の名前は、４つの元素、イットリウム、テルビ
ウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の起源となったことはよく知られている。また、ガドリン石とセル石５） から約１２０年の歳月をかけて１５個のレアアースが発見された。１） 錬金術を継承して優れた抽出技法を駆使した欧米の化学者たちの１９

鉱物の名前になった元素の発見者たち
想像を超える夢と勇気と情熱と努力に感動する。
鉱物の名前はどのようにつける？
１８００年に“黒っぽい鉱物”を“ガドリン石”を名づけたのはクラプロートであったが、当時は、化学者たちが鉱物名をめいめいに名づけると、それがそのまま使われていた。しかし現在では、どのように名づけられているのであろうか？
鉱物とは「地質作用で生じた一定の化学組成と結晶構造を持つ物質」のことと定義されている。もし新しい化学組成と結晶構造を持つ鉱物を見つければ、その地質作用や科学的根拠を記入した申請書を国際鉱物学連合の「新鉱物の命名・分類のための委員会」へ提出することができる。この時、名前（学名）は申請者らが提案できる。地名、人名、特徴的な外観、化学組成などに由来するものが多いようである。英語名の多くは、ギリシャ語で石を意味する「ｉｔｅ」や「ｌｉｔｅ」を最後につけるが、日本語では「石」や「鉱」でよばれる。また、発見者の名前をつけてはいけないというルールがある。委員会は申請書に基づいて鉱物と名前・命名理由を数ヶ月かけて審査し、承認するかどうかを判断する、という仕組みになっている。６） こうして、２０２３年現在では
約５０００種の鉱物名が知られている。
［引用文献とノート］
１） 桜井弘編著『元素１１８の新知識 第２版』、講談社 ブルーバックス（２０２３）．
き ど るい２） レアアース（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ）は、日本語で「希土類元素」と訳されている。レアアー
スは、研究が始められたころ、鉱物中にはわずかしか存在しないと考えられ、
１７９４年に初めてイットリウム（正確にはイットリウムの酸化物イットリア）を発見したフィンランドの化学者ヨハン・ガドリンが名付けたと言われている。
３） ウィークス／レスター著、大沼正則監訳『元素発見の歴史３』、朝倉書店（１９９０）．
４） Ｄ.Ｎ.トリフォノフ、Ｖ.Ｄ.トリフォノフ著、阪上正信、日吉芳朗訳『化学元素 発見のみち』、内田老鶴圃（１９９４）．
５） スウェーデンの化学者・鉱物学者アクセル・フレドリク・クルーンステット（１７２２－
１７６５）はバストネスで赤味を帯びた比重の大きな新鉱物を発見した。この石から、１８０３年にスウェーデンのベルセーリウスとヒーシンガー、またドイツのクラプ
ロートが独立に新元素の酸化物を発見して、１８０１年に発見された小惑星セレスにちなんで「セリウム（Ｃｅ）」と名づけた。その後、この鉱物は「セル石（セルライト）」とよばれた。セリウムは、ランタノイドの先頭から２番目の元素である。長い間、レアアースの研究には、ガドリン石とセル石の２つの鉱物が使われていた。
６） 松原聰著『新鉱物発見物語』、岩波書店 岩波科学ライブラリー（２００６）．

桜井 弘

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研究発表

学芸員の研究発表など
講演「天気予報と機械学習」
江越 航（学芸員）
ＯＳＡＫＡ ＭＵＳＥＵＭＳ 学芸員ＴＡＬＫ＆ＴＨＩＮＫ（２０２４年２月２０日）
大阪市博物館機構が開催したオンライン配信トーク「ＯＳＡＫＡ ＭＵＳＥＵＭＳ 学
芸員ＴＡＬＫ＆ＴＨＩＮＫ」にて、標記の講演を行った。
近年、さまざまな分野で人工知能の導入が進んでいるが、その際に用いられるのが、機械学習という手法である。天気予報でも、古くから機械学習が用いられてきている。機械学習とはいったい何をしているのか、その基本的な仕組みと天気予報との関係を紹介した。
ＹｏｕＴｕｂｅのＯｓａｋａＭｕｓｅｕｍｓチャンネルにてアーカイブを公開中です。
（ＹｏｕＴｕｂｅアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ.ｙｏｕｔｕｂｅ.ｃｏｍ／＠ｏｓａｋａｍｕｓｅｕｍｓ）■編集後記■
新年度となり、進学や就職で、多くの方が新しいスタートを切ったことだと思います。学芸課には、新人がなんと３人も配属されることになりました。この「うちゅう」の記事も、今までとは違う新しい視点のものが増えて、より充実した内容になることと思います。（江越）大阪市立科学館 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ.ｓｃｉ‐ｍｕｓｅｕｍ.ｊｐ／
電 話：０６‐６４４４‐５６５６ （９：００～１７：３０）
長期休館中（２０２４年８月１日（木）リニューアルオープン）
所在地：〒５３０‐０００５ 大阪市北区中之島４‐２‐１

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友の会

友の会 行事予定
最新情報は、科学館ホームページ・友の会会員専用ページでご確認ください。
月 日 曜
１１ 土
１２ 日
５

１８ 土
１９ 日
２５ 土
２６ 日

６

８

土

９

日

１５ 土
１６ 日
２２ 土
２３ 日

時間
１１：００～１６：３０
１４：００～１５：３０
１６：００～１７：００
１３：００～１７：００
１４：００～１６：００
１４：００～１６：００
１０：００～１２：００
１４：００～１６：３０
１１：００～１６：３０
１４：００～１５：３０
１６：００～１７：００
１２：１０～１３：４５
１４：００～１６：００
１９：３０～２１：００
１４：００～１６：００
１４：００～１６：００
１０：００～１２：００
１４：００～１６：３０

例会・サークル・行事
りろん物理
化学
光のふしぎ
友の会総会
りろん物理（場の理論）
うちゅう☆彡むちゅう
天文学習
科学実験
りろん物理
化学
光のふしぎ
英語の本の読書会
友の会例会
友の会天体観望会
りろん物理（場の理論）
うちゅう☆彡むちゅう
天文学習
科学実験

場所
研修室
研修室
研修室＋Ｚｏｏｍ
研修室＋Ｚｏｏｍ
工作室
工作室＋Ｚｏｏｍ
工作室＋Ｚｏｏｍ
工作室
研修室
研修室
研修室＋Ｚｏｏｍ
工作室＋Ｚｏｏｍ
研修室＋Ｚｏｏｍ
屋上他
工作室
工作室＋Ｚｏｏｍ
工作室＋Ｚｏｏｍ
工作室

５月の英語の本の読書会は、総会開催のためお休みです。
友の会サークルは、会員が自主的に学習し合う集まりです。
科学館内が会場のサークルは、参加申込は不要です。記載の日時に会場にお越しのうえ、世話人に見学の旨お伝えください。テキスト代など実費が必要なものもあります。初めて参加される場合は、まずは見学をおすすめします。

友の会例会報告
４月の友の会の例会は２０日に開催しました。メインのお話は大倉学芸員の「飛行機はどうやって飛んでいるか」でした。風の力の実験の実演も併せてのお話でした。休憩を挟んで、高柴さん（Ｎｏ.２３９９）からアメリカ皆既日食の観測のお話と写真紹介、飯山学芸員から再帰新星かんむり座Ｔの話題紹介がありました。最後に、会務報告と、総会の講演の予定の紹介がありました。参加者は、科学館研修室に２８名、Ｚｏｏｍに１９名の、合計４７名でした。
友の会入会は随時受け付けています。年会費３０００円、入会資格は中学生以上です。
詳しくは科学館ホームページ、友の会ホームページをご覧ください。

２２

友の会

友の会総会のご案内（要事前申込）
５月１８日（土）は友の会の総会を開催いたします。特別講演会や、友の会の予算決算役
員の審議などを行います。今年度は、Ｚｏｏｍ接続によるオンライン開催と科学館研修室での開催と並行で行います。多くの会員の皆様のご参加をお待ちいたします。
■日時：５月１８日（土）１３：００～１７：００■会場：科学館研修室とＺｏｏｍによるオンライン開催■プログラム◆特別講演会：「太陽系の衛星たち（仮）」 大阪大学教授 寺田健太郎 先生
講演要旨：太陽系の進化を考える上で、月をはじめとする衛星に対する探査が進んでいます。今回は地球の月や、ＭＭＸで探査予定の火星の月など、太陽系の衛星について触れていきます。
◆総会：２０２３年度決算報告、２０２４年度予算案、２０２４年度役員案等◆役員紹介、サークル紹介◆優秀会員表彰：昨年１年間に友の会行事に１５回以上参加された会員さんを表彰します。
■友の会役員の募集について
友の会の運営を担う役員は、２年の任期で、総会で選任されます。今年度は役員改選の年に当たります。この機会に友の会の役員をやってみようという意欲のある方は、友の会事務局
までご連絡ください。会員番号・氏名の他、今までよく参加している友の会の行事についてもお書き添えください。できるだけ５月１６日（木）までに電子メールにてご連絡ください。
■友の会総会の参加申し込みについて友の会の総会に科学館研修室の会場での参加を希望される方は、申し込み用のＧｏｏｇｌｅフォームを設定しています（Ｚｏｏｍの接続先情報の申込フォームとは別です）。ｈｔｔｐｓ：／／ｆｏｒｍｓ.ｇｌｅ／Ｖ８ｙｂｏｒｄ９ＥＪ５ｖＮ６ＲＬ
９ からお申し込みください。（右の２次元コードからアクセスできます。）■友の会優秀会員の募集について
２０２３年４月から２０２４年３月までの間に、友の会の行事への参加回
数（例会やサークルへのＺｏｏｍでの参加も含む）が１５回以上の方は、友の会の総会にて優秀会員として表彰いたします。ｈｔｔｐｓ：／／ｆｏｒｍｓ.ｇｌｅ／ｕ
９ｐＸｉＴｊａＶＴｕｑｊｅｋｈ８ からお申し込みください。右の２次元コードからもアクセスできます。

大阪市立科学館 友の会事務局
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｓｃｉ‐ｍｕｓｅｕｍ.ｋｉｔａ.ｏｓａｋａ.ｊｐ／～ｔｏｍｏｎｏｋａｉ／
電 話：０６‐６４４４‐５１８４ （開館日の９：３０～１７：００）
メール：ｔｏｍｏ＠ｓｃｉ‐ｍｕｓｅｕｍ.ｊｐ
郵便振替：００９５０‐３‐３１６０８２ 加入者名：大阪市立科学館友の会

２３

コレクション

Vol.
,No.（通巻

〒
‐

号）
年
月
日発行

大阪市北区中之島 − −電話−

日本人の手による初の化学の教科書「せいみかいそう」です。江戸時代の蘭学者
宇田川榕菴（１７９８-１８４６）が、当時手に入った２０数種のオランダの化学書を読破し、１０年かけて編集した大作です。オランダ語で化学を意味する語ｃｈｅｍｉｅの音訳として榕庵が「舎密」の字を充てました。「酸素」「水素」「窒素」「還元」「試薬」といった、現在も使われる基本的な化学用語の多くが、榕庵によってこのとき発明された訳語です。『舎密開宗』は明治以降も販売され、日本において化学を学ぶものにとっての拠りどころとなりました。
Ｃｈｅｍｉｅの訳語としては、音訳である舎密のほか、意訳として「離合」「分合」「製煉」などの案もあったそうです。分離・合成による学問という意味が伝わります。現代のわたしたちが用いる「化学」という訳語は、もともと１８５０年代前半に中国で生まれたものです。それが１８５０年代末には日本に伝わり、わずか１０年ほどで「舎密」から「化学」に取ってかわることとなりました。これは、江戸幕府の洋学研究機関である開成所の化学担当局が、１８６５年に「化学」の名称を採用したことによります。１８６９
年に大阪の地につくられた日本初の近代化学の学校「舎密局」においても、すでに「舎密」ではなく「化学」の方が一般的な語だったようです。

大阪市立科学館

１２５

資料登録番号
２０１３‐１９

発行所

宇田川榕菴著『舎密開宗』

うちゅう

科学館の
コレクション

−【参考文献】『化学史への招待』化学史学会編、２０１９年、オーム社

上羽 貴大（科学館学芸員）

印刷所 東洋紙業高速印刷株式会社
大阪市浪速区芦原 − −写真．舎密開宗。右は第一巻巻頭

大阪市立科学館では、化学・物理・天文学・科学技術に関連した資料を収集しています