理科

エネルギーと科学（ 1 ）人類の発展とエネルギー◆放射性物質の起源◆人類と火の発見◆自然エネルギーの利用

137 億年前ビッグバンによって誕生した宇宙は、 ○火の発見◆蒸気機関と産業革命

火から光と熱を得られるようになった人間は、

18 世紀半ば、ワットが蒸気機関を改良し、そ人類が火を利用するようになったのはおよそ 50

やがて食料を定期的に収穫できる農耕や牧畜を始れは工場での動力源のほか、蒸気機関車、蒸気船ていった。その中には放射性物質も含まれていた。

万年前といわれている。最初、人は薪を燃やし、め、定住するようになった。牛や馬の力は畑を耕などさまざまな分野に応用されるようになった。

放射性物質は、46 億年前に地球が誕生した時それを暖房や料理に使っていた。火を通した食物すための動力源として利用された。

から地球を構成している物質であり、主なものには安全性、保存性が高まっただけではなく、加熱また、風力や水力などの自然エネルギーも水車然エネルギーにくらべて生産力は大幅に向上した。

ウランやトリウムなどがある。これらは放射線をによってやわらかくなった肉などは消化しやすいや風車、帆船などで活用する工夫が重ねられた。

それまで暖房用にのみ使われていた石炭が原動出す能力（放射能）が弱まるのに長い時間がかかため、人間の大脳皮質も発達がうながされたと考力として利用され、その消費量も飛躍的に増大するため、地球が誕生してから 46 億年たった今でえられている。

ることとなった。また、石炭が豊富だったイギリも地層の中にその多くが残っている。

蒸気機関の利用によって、これまでの畜力や自スを中心に産業革命が起こり、文明も急速に発展

コロンブスが大西洋を横断航海し、新大陸（アメリカ）へ渡った帆船

現代のわたしたちは、地球が生まれたときから地層の中にあるウランを取り出し、核燃料としてした。

➡自然エネルギーの利用➡化石エネルギーの利用（石炭が中心）利用している。

➡電気エネルギーの利用

33◆化石燃料の起源

50 万年前

弁B
凝縮器

弁C

産業革命 が起こった

弁A

・イギリスのワットが蒸気機関を発明し︑・アメリカのフランクリンが凧を使って雷が電気であることを発見

シリンダー

ピストン

・イギリスのヒュープラットが石炭からコークスを作る・大型帆船による大航海時代

ワットの蒸気機関

18

世紀半ば

1752 年

1603 年1400 〜1500 年の死がいが泥と一緒に海底につもって地熱を受・ヨーロッパでは風車や水車が動力源として広まった

300

1000 年

2 億年前から 6500 万年前に繁殖していた生物

・炭焼きが始まり︑炭が燃料の中心になった

●天然ガス

1700
800 年頃

炭に変化したものと考えられている。

・水車の発明て土砂の重みや地熱を受けて石のように固い石︵ 2 ppm︶
CO

約 3 億 年前に形成された森林が地中につもっ350

紀元前100 年●石炭・ギリシャのターレスが布で琥珀︵こはく︶を磨くとほこりが吸い寄せられることを発見︵静電気の発見︶

熱によって液状に変化したと考えられている。

400

紀元前580 年

やプランクトンなどの死がいが土砂の重みや地・風を利用した船の使用︵帆船︶・ろうそくの発明

・火を利用するようになった

2 億年前から 6500 万年前に繁殖していた生物

・農耕や牧畜が始まる●石油・オイルランプの発明

火の発見

考えられている。

紀元前3000 年

万年前

がいや大森林が地中にうもれて形成されたものと紀元前1 万年50

石炭などの化石燃料は、数億年前の海洋生物の死

紀元

（出所）
「アイザック・アシモフの科学と発見の年表」などを基に作成

紀元前2 万年

今、わたしたちが消費している石油や天然ガス、空気抜きポンプボイラーけ生成されたものと考えられている。

関連する
ページ

○限りあるエネルギー資源 ･････････････････････････････ P.15
○エネルギー資源の特徴と使われ方 ･･････････････････ P.21
○放射線とは ･･････････････････････････････････････････････ P.42科 ❸ エネルギーと科学科 ❸ エネルギーと科学

膨張し、冷えながら、さまざまな物質を作り出し

理理

32◎その他の教科：
・歴史…近世の日本（産業や交通の発達）
・歴史…近代の日本と世界（欧米諸国における産業革命）
・歴史…現代の日本と世界（日本の経済発展）
・技術分野…エネルギー変換の技術◎理科：
・科学技術と人間（エネルギーと物質、自然環境の保全と科学技術の利用）
・大地の成り立ちと変化（地層の重なりと過去の様子）

考えてみよう化石燃料を使い続けるとどうなるのか考えてみよう。

250

二酸化炭素の大気中濃度の変化※化石燃料の採掘・燃料、セメント生産、森林と他の土地利用からの CO2 排出量（Gt ／年）（出所）IPCC 第 5 次評価報告書 WG Ⅲ Figre TS.2、温室効果ガス世界資料センター資料を基に作成

理科

エネルギーと科学◎理科：
・科学技術と人間（エネルギーと物質、自然環境の保全と科学技術の利用）
・大地の成り立ちと変化（地層の重なりと過去の様子）◎その他の教科：
・歴史…近世の日本（産業や交通の発達）
・歴史…近代の日本と世界（欧米諸国における産業革命）
・歴史…現代の日本と世界（日本の経済発展、グローバル化する世界）
・技術分野…エネルギー変換の技術◆石油革命◆電気エネルギーの利用

関連する
ページ

○持続可能な社会をめざして･･･････････････････････････ P.11
○一次エネルギー供給の移り変わり ･･････････････････ P.12
○エネルギー資源の特徴と使われ方 ･･････････････････ P.21
○一次エネルギーと二次エネルギー ･････････････････ P.37
○さまざまな発電方法 ････････････････････････････ P.38 〜 41

◆エネルギー資源の多様化

考えてみよう「火の利用」、「産業革命」、「石油革命」は人類の文明を大きく発展させた。次に時代を大きく変えるエネルギーは何か、考えてみよう。

◆わたしたちのめざす社会1950 年ころ、中東やアフリカに相次いで大油

電気エネルギーは、火力や水力などの一次エネ

日本は二度の石油ショックの経験から、ひとつ2011 年に起きた東日本大震災・東京電力福島田が発見されたり、石油の新しい採掘方法が開発

ルギーを変換して、利用しやすく加工した二次エの資源にたよる危険性を学び、エネルギー資源の第一原子力発電所の事故は日本のエネルギー利用されたりして、石油が大量にとれるようになった。

ネルギーである。社会の発展とともに、人々はエ多様化を進めてきた。のあり方を大きく変えるきっかけとなった。

日本でも 1960 年代に、エネルギー資源の主役はネルギーにパワーだけでなく、快適さやクリーン石炭から石油へ代わった。これを「石油革命」とさも求めるようになってきた。

科 ❸ エネルギーと科学

まず安全であること、安定して利用し続けられに加え、原子力（核エネルギー）や自然エネルギーること、経済的に見合うこと、地球温暖化防止を

電気エネルギーは、スイッチひとつで簡単に使などを、それぞれの特性を生かしてバランスよくはじめとした環境への配慮がなされていることが石油は自動車や船、飛行機などの交通機関に欠える便利なエネルギーであるため、その需要は増使っていくことで、安定したエネルギーの供給が求められている。

かせない燃料である。また、火力発電や工場の機加の一途をたどってきた。発電方法は水力や火力、おこなわれた。

械を動かす燃料として、石油化学製品の原料とし原子力、自然エネルギーが利用されるようになった。

いう。

持続可能な社会を実現するために必要なことをまた、地球温暖化問題を解決するためにも、エ考えよう。

ネルギーの多様化が求められている。て、経済の成長を支えてきた。

➡自然エネルギーの利用➡化石エネルギーの利用〈石炭が中心〉〈石油の利用拡大〉〈天然ガスの利用拡大〉

理 科 ❸ エネルギーと科学

理

そして、石油や天然ガス、石炭などの化石燃料➡電気エネルギーの利用➡核エネルギーの利用

34
1800

35

1900

・東京オリンピック・パラリンピック開催

21350︶
にて﹁パリ協定﹂採択

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青色発光ダイオード

400︵ 2 ppm︶
CO2020 年・第 回気候変動枠組条約締約国会議︵COP・第3 回気候変動枠組条約締約国会議︵COP3 ︶にて﹁京都議定書﹂採択

2015 年

1997 年

・日本の中村修二が青色発光ダイオードの実用化に成功した
・地球的規模の環境問題を討議する国際会議﹁地球サミット﹂開催

2000 年代 ・持続可能な社会への変換が提唱される

1993 年
1992 年・二酸化炭素の温室効果について世界的に関心が持たれる・日本の赤崎勇︑天野浩らによって青色発光ダイオードの原理を見つけた

1989 年
1988 年

・省エネルギーの研究開発が始まる︵ムーンライト計画︶

・第二次石油ショック

1979 年
1978 年・第一次石油ショック

・石油に代わるクリーンなエネルギーの研究開発が始まる︵サンシャイン計画︶

1974 年
1973 年

・カラーテレビ︑クーラー︑自動車︵カー︶が3C とよばれ︑普及した

・日本初の原子力発電所が完成︵茨城県東海村︶

1960 年代

1966 年

・東京オリンピック開催

・第二次世界大戦終戦

1964 年1945 年

・アメリカが日本への石油輸出を停止

・エネルギーの主役が石炭から石油に代わった1940 年・イギリスでラザフォードが核反応の実験をおこなう

1960 年代 石油革命

1919 年・電力の動力需要が電灯需要をこえる

・世界初の原子力発電所完成
・アメリカでベル研究所がシリコン太陽電池を発明

1915 年1913 年

・日本初の製鉄所創業︵福岡県北九州市・八幡製鉄所︶

二酸化炭素の大気中濃度の変化

20001954 年1901 年・ベクレルが放射能を発見
・ドイツのレントゲンがX 線を発見

写真提供：関西電力株式会社

・高度経済成長期に入り︑冷蔵庫︑洗濯機︑白黒テレビが﹁三種の神器﹂といわれた

1896 年1895 年

・日本初の水力発電所完成︵京都︶

日本初の水力発電所（蹴上発電所・京都）

1950 年代1891 年

・日本初の火力発電所完成︵東京︶

・猪苗代水力発電所から初の長距離送電︵福島〜東京︶が始まる

1887 年・イギリスのグローブが燃料電池の原理を発明

・アメリカでエジソンが電球を発明

1839 年・ファラデーが発電機を発明

1879 年1831 年

・ドイツのオームが﹁オームの法則﹂を発表

・﹁エネルギー保存の法則﹂の発見

1826 年

・イタリアでボルタが化学変化を利用して電流をとり出す電池を発明

1850 年頃1800 年

日本初の火力発電所で使用されていた発電機（エジソンダイナモ）
写真提供：国立科学博物館

1950『転機をむかえる日本のエネルギー』
NHK for School

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