－100－

■ 報

告 ■

ふれてサイエンス＆てくてくテクノロジー～金沢大学理工学域

秋のオープンキャンパスでの試み～

長尾枝里子（金沢大学理工学域）、渡會兼也（金沢大学附属高等学校）
1. はじめにろん、感覚的でもいいので小中学生にも理解2011 年 11 月 5 日に金沢大学理工学域の秋してもらうことを目指しました。のオープンキャンパス「ふれてサイエンス＆てくてくテクノロジー」が開催されました[1]。 2. 当日の演示
理工学域の研究室・学生グループが用意した、テーマごとにブースを設け、順に回って体身の回りの科学から普段体験できない科学を験しながら説明を聞くことで「重力とは何か」「見て・ふれて・体験する」ことを通して、「重力レンズ効果とは何か」を理解してもら一般の方に科学に親しみを持ってもらうと同いました。

時に、理工学域の研究教育活動を紹介するこ

2.1

重力の正体とを目的にしています。また、現役大学生だ

コンピュータで作った重力場のイメージ図

けでなく、大学の先生とも直接話すことが出は見かけることがあると思いますが、今回は来るので、進路選択を控えた高校生にとってその様子を実際に目で見てもらうために、輪もおすすめの企画です。例年 2000 人を超えゴムネット（図 1）を作りました。重力の正る参加者があります。

体を知り、重力で光が曲げられてしまうこと

今回私たち宇宙物理学研究室は「重力レンを伝えます。ゴムネットの中心付近に重いもズ効果」をメインの題材に設定し、そこからのを乗せると、ゴムが伸びて面は歪みます（今「ダークマター」と 2011 年のノーベル物理回は水風船を乗せました）。これを空間の歪み学賞の加速膨張の原因である「ダークエネルと解釈してもらいます。ゴム面上の水風船のギー」を紹介する目的で出展しました。重力周りに水風船より軽いもの（今回はビーチボ

レンズを扱う企画にするきっかけは、筆者（長ール）を転がすと、水風船を中心にビーチボ尾）が金沢大学附属高校で教育実習を行ったールは回転します。ビーチボールは空間に沿際の指導教官が共著者の渡會であったことでって進むため、今回のようにその空間が歪んす。長尾は渡會が過去に重力レンズを使ったでいれば曲がって進みます。光をビーチボー様々な企画を手がけていたことを知り、そのルだと考えると、光にも同様のことが言えま企画のノウハウを研究室に持ち帰り、今回のす。強い重力によって空間が歪んでいるとき、企画を行うに至ったのです。

空間に沿って進む結果、光が曲がります。こ

重力レンズの仕組みを理解するには、「 重力によって空間が歪み、歪んだ空間を光が進むれが「重力で光が曲がる」ということだと説明しました。と光が曲がる」ということを理解しなければこの説明に大人はみな真剣に耳を傾けてくなりません。小中学校では「光は真っ直ぐ進れました。輪ゴムネットを用いた実験は、自む」と習うため、「光が曲がる」ということは分が理解したあとさらに噛み砕いて子どもに容易には受け入れられない内容だと思います。 説明してくれる親が多かったように思います。
今回はこれらのことを、大人や高校生はもちしかし子どもの興味は輪ゴムネットでビーチ

天文教育 2012 年 3 月号（Vol.24 No.2）

ふれてサイエンス＆てくてくテクノロジー ～金沢大学理工学域 秋のオープンキャンパスでの試み～ －101－

ボ ー ル を弾 ま せ る と こ ろ に あ っ た よ う で す

そして、なぜこのようなことが起こるのか、（ 水 風船 を 投げ ら れ た 時 は ヒ ヤ ヒ ヤ し ま し図 2b を用いて重力レンズ効果の仕組みを説た）。子どもが本当にこの装置の意味を理解す明しました。この際、先に説明した「重力でることは難しいと思いましたが、この装置を光が曲がる」という部分が生きてきます。光使えば物体があると周りの空間が歪むことを源となる天体から出た光が観測者の間にあるイメージしやすくなると思います。

銀河などが作る重力場よって曲げられ、その結果、私たちの目には本来の天体の位置とはずれた場所にニセの像（虚像）が見える、と説明しました。

図 2a ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した重力レンズ効果を受けた銀河団の写真[2]図 2b

重力レンズ効果の説明に用いた図[3]仕組みを知ってもらったところで、実際に重力レンズの曲がり具合を再現出来るアクリ
ル レ ン ズ に 触 れ て も ら い ま し た [4] 。 直 径
7mm の「●」と様々な明るさや大きさの銀重力場を理解するための実験装置。上河団の写真を A4 の紙に用意し、掲示したポ段は輪ゴムネットで、中段はその拡大図。水スターには「●」をのぞいて作ることの出来風船を乗せると輪ゴムが伸び、格子が歪む。

る形「ドーナツ型」「アーチ型」「クローバー

下段は重力場イメージ装置で実験する様子。

型」の写真と、ハッブル宇宙望遠鏡で撮影さ図 1れた重力レンズ天体の画像（図 3）を載せま2.2

重力レンズ効果した。これらの像を作ってみよう！と促し、次に、重力レンズ効果を受けた銀河団の重力レンズで遊んでもらいました。

写真（図 2a）を見せ、銀河が長く伸びアーチ型になっていることに気づいてもらいます。
天文教育 2012 年 3 月号（Vol.24 No.2）

－102－■ 報

告 ■

バー型は難しかったようです。
子どもたちには、なぜこのような見え方をするのか、ということよりも、よくわからないが不思議な像が見える！という部分に興味が集中していたようです。しかし、重力レンズ効果を受けた銀河の写真を見せたとき、不自然に曲がった銀河に最初に気がつくの親ではなく子どもだったので、宇宙では不思議な図 3

重力レンズ効果の仕組みを説明したポスターに載せた図。上段は筆者が作ってデジことが起きているんだな、くらいは感じてもらえたのではないかと思います。

タルカメラで撮影した画像。下段はハッブル宇宙望遠鏡で撮影された重力レンズ効果を受けた天体の画像[5][6]。

2.3

重力レンズシュミレータ

重力レンズシミュレータは京都産業大の米原氏が制作したものを使用しました[7]。ビットマップ画像をシミュレータで読み込み、マウスで重力レンズを置く場所を決定すると、瞬時に光の曲がり具合を計算して、レンズ画像を表示することが出来ます。天体の写真を初め、スカイツリーや兼六園など、レンズ効果が起きていることがわかりやすい風景画を用意しました。スクリーンに映し出し、多くの人に見てもらいました。歪んだ風景の写真は珍しいものだったようで、大人も子どもも一緒に楽しんでくれました。石川県ということもあり、兼六園の写真は人気がありました。
3. 準備したものと作り方
3.1

図 4

アクリル製重力レンズ

アクリルレンズを使って重力レンズの渡會が以前の企画で作ったアクリル製重力像を確認する子どもたちの様子（上）。重力レレンズを元に、シリコーンで型を作り、そのンズの仕組み（大人向け）を説明していると型にアクリル樹脂を流し込みました。合計でころ（下）。

65 個のアクリル製重力レンズを作りました。
作り方の詳細は文献[4]を参照して下さい。

子どもは、重力レンズで遊ぶときはとにかく楽しそうでした。メガネとは違う不思議な3.2レンズで見える世界に皆夢中でした。ポスタ【材料】

ーで見せた 3 種類の形のうち、ドーナツ型と輪ゴム、木材、釘、フック状のネジ、黒ポリアーチ型はすぐに作れたようですが、クロー袋、両面テープ

輪ゴムネット

天文教育 2012 年 3 月号（Vol.24 No.2）

ふれてサイエンス＆てくてくテクノロジー ～金沢大学理工学域 秋のオープンキャンパスでの試み～ －103－【作り方～輪ゴムネット】

(b)

(a)

枠に固定する（図 7 下）。

2 つの輪ゴムを図のようにつなぎます。

つなぎ目がゆるいと元に戻ってしまうので、黒ポリ袋で周りを覆い、両面テープで木今回は、16×16 の格子になるような輪ゴム

輪ゴムの色が白く変わるまでしっかりとつなネット（100cm 四方）を作りました。木枠はぎます（図 5 上）。

140cm 四方で作ったところちょうどよいサ(b)イズでした。

先ほどと同様に輪ゴムをつなぎます。今回はゆるめにつなぎます。輪が見えるようにします（図 5 上）。
(c)(b)で作った輪の中に(a)を通します。つなぎ目同士が重なったら、(b)の輪ゴムでしっかり固定します（図 5 下）。
(d)(a)～(c)の作業を基本とし、必要な大きさまでつなぎます（図 6 上）。(a)(b)を必要な分だけ用意し、まとめて(c)の作業をすると効率がいいです。

図 6

上図は輪ゴムネットが完成したところ。

テープで床に固定すると輪ゴムが安定し、作業がしやすい。下図はフックを木枠に取り付けているところ。

図5

輪ゴムのつなぎ方。

【作り方～木枠～】(a)

木材にフックを取り付ける部分に印をつける。
(b)

木材を組み、釘で固定する。

(c)

フックを取り付ける（図 6 下）。

【仕上げ】
(a)

フックにネットの端の輪ゴムを引っ掛ける（図 7 上）。

図 7

上図は木枠にネットを張り終えたとこ

天文教育 2012 年 3 月号（Vol.24 No.2）

－104－■ 報ろ。下図は周りを黒ポリ袋で覆う様子。

告 ■先生、一緒に多くの準備をした 4 年生の小井教江さん、乗附未季さん、米持元さん、若島雄大さんをはじめ、研究室のみなさまに深く

4. 企画を終えて物理を学んでいる私たちがおもいしろいと感謝いたします。

感じることを、物理を学んでいない人・これから学ぶ人・物理を敬遠している人にも同様文におもしろいと感じてもらうことの難しさを[1] 金沢大学理工学域実感しました。しかし、それと同時にアプロ

てくてくテクノロジーのホームページ

ーチの仕方次第で面白さを伝えることが出来

http://www.se.kanazawa-u.ac.jp/fureteku/るということも実感しました。アプローチの[2] 宇宙の暗黒物質の空間分布を初めて測定仕方は対象や目的によって様々です。今回は、“ダークマターの中で銀河が育つ”銀河形

アプローチの方法として、タイムリーな話題成論を観測的に検証のホームページよりを取り上げ、3 次元化して実際に目で見ても献ふれてサイエンス＆「重力レンズとは」谷口義明

唐牛宏らえるようなものを用意しました。その結果、

http://cosmos.phys.sci.ehime-u.ac.jp/~tani/

難しい内容であっても、人は親近感を抱き興Cosmos/PressRelease/lensing.html

味をもって聞いてくれるということがわかり[3] 大阪教育大学福江氏の銀河団のホームペました。

ージより一部編集

また、大人と子どもで興味を示す部分が違

http://quasar.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/~fukue/

うこともわかりました。大人は本質を求め、

lecture/cosmo/cosmos/glens1b.jpg

子どもは現象を求める傾向にあったように感[4] 渡會兼也，樫田豪利，米原厚憲「重力レじます。私たちの企画ではどちらも兼ね揃えンズ効果を教えるための光学レンズの製作」，ていたので、両者と同時に接して宇宙のおも物理教育，第 59 巻第 3 号

しろさを伝えることが出来たと思っています。 [5] Astro Arts のホームページ「量」と「質」
親子で楽しさ・おもしろさを分かち合う姿をの連携観測で続々と見つかるアインシュタイ見る機会にも多く恵まれました。

ン・リング

宇宙の分野は謎が多く、難しそうに聞こえ

http://www.astroarts.co.jp/news/2005/12/08

る用語も多いので、敬遠されることもありま

einstein_rings/index-j.shtml

す。実際に、「宇宙難しそう」と入口まで来て[6] HUBBLE SITE news center のホームペ引き返す人もいました。しかし、なるべくそージのようなイメージを与えないような工夫をしhttp://hubblesite.org/newscenter/archive/reていくことが大切だと思いました。今回の企

leases/1990/20/image/a/

画がその一部となれれば幸いです。

[7] 渡會兼也ら（2006）「重力レンズで見たあなた！」第 6 回こどものためのジオ・カーニ
バル活動報告，天文教育，3 月号

5．最後に
今回の企画は、金沢大学理工学域数物科学
類宇宙物理学研究室 15 名で行いました。企長尾枝里子(金沢大学理工学域４年生)画をするにあたり多くのアドバイスをくださ渡會兼也（金沢大学附属高等学校教諭）った村上敏夫先生、藤本龍一先生、米徳大輔
天文教育 2012 年 3 月号（Vol.24 No.2）