ワークショップ 7「目に見えない光」－49－

国際教員研修プログラム NASE
～ワークショップ 7「目に見えない光」～
松本 桂（大阪教育大学）、上之山幸代（和歌山大学）、鷺坂奏絵（和歌山大学）、富田晃彦（和歌山大学）、中串孝志（甲陽学院中高）、福江 純（大阪教育大学）
1. はじめにスライドで説明したり実習で使用する装置を2019 年 11 月 9 日（土）および 10 日（日）紹介するのみにとどめたものがある。の 2 日間にわたり、国際天文学連合の教員研修プログラム NASE-Japan 2019 [1] が大阪

1. 分光器の作成（Building a Spectrometer）

教育大学天王寺キャンパスで開催された [2]。 2. 雨 粒 で 太 陽 光 を 分 解 （ Decomposing
本稿ではワークショップ 7「目に見えない光」
について紹介・報告する。なお、本稿で扱っている天文学上の概念や知識そのものは、読者には承知のものとして殊更解説はしない。

sunlight with raindrops）
3. ハーシェルの実験（Herschel Experimentin the IR band）
4. 携帯電話のデジタルカメラで赤外線を受ける（Detection of the IR with a modern

2. ワークショップ 7 のねらい
ワークショップ 7 のタイトルは Astronomy
beyond the visible で、和訳では「目に見えtechnological tool）
5. 白熱電球からの赤外線（Detection of theIR light of a bulb）
6. 赤外線 LED を使った星座（Constellationない光」とした。

with IR LEDs）
7. リ モ コ ン を 使 っ た 星 座 （ Constellation

概観：
天体は広い波長域で電磁波を放射している。

with remote controls）

しかし人類の視覚はその非常に限られた一部、 8. 電 波 を 発 生 さ せ る （ Producing radio
すなわち可視光しか見ることができない。簡waves）

単な実験を通じて、人間には見えない電磁波

9. ブラックライト（Black light (UV)）の存在を実証することができる。学校で使わ

10. 紫 外 線 カ ッ ト フ ィ ル タ （ Filter UV

れる望遠鏡で観測できること以上の天体観測radiation）を紹介する。
3. 活動 1：分光器の作成
ワークショックの冒頭でスライドを用いてねらい：
天体から放射される、人の目で感知できなさまざまな波長の電磁波について概観した後、い電磁波エネルギーについて示す。電波、赤ペーパー分光器の作成を行った（図 1、2）。

外線、紫外線、マイクロ波、X 線の存在を確

具体的には、(1) 分光器の台紙を切り抜く、かめるために、いくつか簡単な実験を行う。

(2) CD-R の金属層を剥がす、(3) 台紙の窓に合う大きさに CD-R を切る。これが回折格子

このワークショップでの活動は次の 10 個になるので台紙の窓に貼る、(4) 台紙を匣にが用意されているが、NASE-Japan 2019 で組み立てる。ただし (2) と (3) は講師が一括

は時間の都合で、いくつかの活動についてはして行った。また作成した分光器で、白熱電

天文教育 2020 年 5 月号（Vol.32 No.3）

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球や蛍光灯など異なる光源のスペクトルを見世話人側で用意するものてその違いを確認した（図 3）。

□ 分光器の台紙 [3]□ CD-R または DVD-R□ CD-R の切断が可能なはさみ
4. 活動 2：雨粒で太陽光を分解
ホ ース で 水を 撒 い て 虹 を 作 る 実 習 で あ る（図 3）。対象としてペーパー分光器の作成が難しいような小さな子供を想定しているらしい。屋外への移動時間が必要であり、また平均的な日本の学校教員であれば実体験を持っていると想定されるため、実施しなかった。

図1

活動 1 のスライド（ペーパー分光器）

図4
図2

活動 1 のスライド（分光器の台紙）

活動 2 のスライド

NASE のスライドでは図 4 に続いて、星間雲など低温の天体からの放射、および赤外線についての説明があり、次の活動 3 へ続く。
5. 活動 3：ハーシェルの実験
1800 年にウィリアム・ハーシェルはプリズ
ムと温度計を使って、太陽光には目に見えない赤外線が含まれていることを発見した。これを再現する実習である。
具体的には、上面が開いたダンボール箱の底面に棒温度計を 3 本ないし 4 本並べる。また箱のふちに三角プリズムを、後で微調整で

図3

活動 1 の様子きるようにテープなどで固定する（図 5）。この時、棒温度計が箱の壁の影に入っているこ

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ワークショップ 7「目に見えない光」－51－と、およびプリズムが作る虹の青色、（ 緑色）、世話人側で用意するもの

赤色、赤色の外側の部分に棒温度計の液溜め□ 三角プリズムが来るように、太陽の日周運動も考慮しなが□ 棒温度計（3 本または 4 本）

ら装置全体として調整する必要がある（図 6）。 □ 装置一式を収容する箱
また、事前に各温度計の示度が揃っているこ□ 温度の記録用紙 [4]とを確認する。
その後、虹を温度計に当ててから 1 分ごと

6. 活動 4：携帯電話で赤外線を受けるの温度を記録する。実際にやってみると、最携帯電話やパソコンの Web カメラなど、近も速く温度が上昇するのは黄～赤色付近であ年の小型カメラデバイスで使われているセンる。しかし、赤色の外側で光が見えない場所

サーの多くは赤外線域にも感度がある。また、でも温度は徐々に上昇することが見て取れる。 たいていの電化製品のリモコンは通信に赤外
当日は実際に太陽光で実習することは時間の線を使っている。そこで、リモコンのボタン関係でできなかったが、著者が作成した装置を押したときに発光部から発射される赤外線の実物を参加者に検分してもらった。

をカメラを通して見ることで、目に見えない赤外線を見る実習である（図 7、8）。

図5

活動 3 のスライド（赤外線の検出）
図7

図6

活動 4 のスライド（赤外線を見る）

活動 3 のスライド（温度計と虹の位置）
図8
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活動 4 の様子

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ルシアが持参したものを使用した）。
ただし著者の周囲では、最新型に近いiPhone のカメラではリモコンの光が見えな世話人側で用意するもの

いとの声もあった。これは、なまじカメラと□ 白熱電球の懐中電灯しての性能が良くなっているため、赤外線を□ 厚めのフェルト生地ちゃんとカットしているからだと思われる。
8. 活動 6：赤外線 LED を使った星座日本橋（東京なら秋葉原）の電子パーツ屋世話人側で用意するもの

で売っているような赤外線 LED を使って、□ 家電製品のリモコン有名な星座の星の配置になるように電子回路
7. 活動 5：白熱電球からの赤外線を作成し、活動 4 で用いたカメラで見る実習

天体と地球の間に星間ダストなどがあると、 である（図 10）。活動 4 と本質的に同等の内可視光は遮断されるが赤外線なら見通せる状

容である一方、時間と手間はそれなりにかか況が、天の川や暗黒星雲などの観測で生じる。

るため、当日は実施しなかった。

白熱電球の連続スペクトルには可視光だけでなく赤外線も含まれているので、可視光では不透明でも赤外線を透過する物質を使ってこの状況を模することができる。
白熱電球の懐中電灯をフェルト生地で適切な厚さになるように包み、室内を暗くすると、目ではなにも見えないが、活動 4 で用いたカ
メラで見ると懐中電灯の灯りが見える（図 9）。

図 10

活動 6 のスライド

世話人側で用意するもの□ 赤外線 LED 数個□ 電子回路の基盤□ 3～9V の電池または直流電源□ 100～500Ωの抵抗
図9

活動 5 のスライド

9. 活動 7：リモコンを使った星座
活動 4 と活動 6 を併せたような実習である。

ただし、フェルト生地の厚みを適切に調整リモコンを複数個用意し、星座の星の配置にするには試行錯誤が必要になるだろう。また、手で持って、それを活動 4 で用いたカメラで特に日本では白熱電球の懐中電灯の入手自体見る（図 11）、いわゆる「人間星座」である。

が難しくなっている（今回はベアトリズ・ガが……、絶対等級と距離を加味した星座の奥

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行を再現する演示ならともかく、このような表層的な演示にはあまり意義を見出せなかった（幼児向けには良いかもしれないが）。また内容も本質的に活動 4 と同等である。

図 12

活動 8 のスライド（電波を発生させる）

世話人側で用意するもの□ AM ラジオ（アナログチューナ）□ 20cm 程度の導線（2 本）
図 11

活動 7 のスライド

世話人側で用意するもの□ 9V の電池
なお、スライドには用意されていないが、□ 家電製品のリモコン数個（活動 4）「木星の声を聴く」（ Listening to the voice ofJupiter）という実習が活動 9 として NASE

10. 活動 8：電波を発生させるの文章には存在する。これは、キャンバス大電 池 と 導 線で 作 っ た 回 路 を 閉 じ た り 開いのアンテナを作り、短波ラジオで受信する。

たりすると電波が発生する。この電波は AM

ただし、いつでも受信できるわけではない。

ラジオで受信することができ、音の形へ変換できる。また電波の強度は距離とともに減衰するが、壁などの障壁は乗り越えることができる。目に見えない電磁波である電波の存在を実感するための実習である。

11. 活動 10～12：ブラックライト（紫外線）、紫外線カットフィルタ
活動 10 以降は一連の実習となるので、まとめて記載する。スライドでは、活動 10 のこれらを実演するために、2 本の導線と 9V前に、紫外線について放射の特徴、発見者、の電池を用いて回路を作る（図 12）。一方のオゾン層との関係、天体の紫外線放射などの端をコイル状に巻き、もう一方の端は導体と説明がある。

して鉛筆の黒鉛部を使う（鉛筆である必要性

実 習で は 、部 屋 を 暗 く し た 状 態 で 、 波 長はない）。この回路を閉じるたびに電波が発生

365nm のブラックライトを使い、目に見えなし、アナログ AM ラジオのチューナを動かしい紫外線を蛍光物質に当てると光る、というながら適切な周波数（当日使用した回路では演示を行う。また、蛍光物質の前にガラスレ650 または 1300 kHz 付近）で受信すると、ンズのメガネを置くとレンズの形の影ができガリッというノイズが受かる。また、回路とる（紫外線を遮蔽する）が、プラスチックレラジオの間に遮蔽物を置いても受信できる。

ンズのメガネだとその背後の蛍光物質はそのまま光る（図 13）。

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[3] NASE-Japan 2019 ウェブサイト [1] 、工作型紙の PDF ファイル、7 枚目[4] NASE-Japan 2019 ウェブサイト [1] 、実習 7 の PDF ファイル、15 枚目

松本 桂

図 13

活動 10～12 のスライド（紫外線）

世話人側で用意するもの□ 波長 365 nm のブラックライト□ 蛍光物質上之山 幸代□ ガラスレンズのメガネ□ プラスチックレンズのメガネ（メガネは参加者に借りても良い）
スライドでは図 13 に続いて、X 線とガンマ線の説明、および電磁波の医療応用につい鷺坂 奏絵ての解説と続き、ワークショップが終わる。
10. おわりにいずれも（物さえ用意できれば）簡単に行える実習である。NASE の実習に共通の特徴
は、様々な天文学上の概念や知識について、

富田 晃彦

理屈としては理解しているが、実際にやってみたら確かにそうだった、と言えるようになる説得力があることだと感じた。
文

献[1] NASE-Japan 2019http://web.wakayama-u.ac.jp/~atomita/
nasejapan2019/[2] 富田晃彦、福江純、松本桂、中串孝志、上之山幸代、鷺坂奏絵（2020）「国際教員研修プログラム NASE：NASE-Japan 2019の概観と開催の経緯」天文教育, Vol.32,
No.2, 42-48
天文教育 2020 年 5 月号（Vol.32 No.3）

中串 孝志

福江 純