紙製 169 面体プラネタリウム工作キット“Kent Star”の開発－31－

紙製 169 面体プラネタリウム工作キット“Kent Star”の開発
大石匠海（西大和学園中学高等学校）、 中野英之（京都教育大学教育学部）
Development of a 169-faceted planetarium handcraft kit named “Kent Star”
Takumi Oishi（Nishiyamato Gakuen Junior High School and High School）
Hideyuki Nakano（Faculty of Education, Kyoto University of Education）
概要
紙製のピンホール式プラネタリウムは比較的作りやすく材料費も安価で済み、これまでに多くの先行事例が報告されている。しかし、先行事例の教材を実際に製作して使用してみると、円形のピンホールを空けることが難しいことや、教室で使用する場合など使用目的によっては恒星球の大きさが適切でない場合があるなど、いくつかの課題があることが分かった。
本研究では、先行事例を踏まえ、教室での学習に適した、なおかつ星像が円形で尖鋭な 169面体の紙製プラネタリウムを開発した。
Abstract
A large number of studies for making handcraft planetarium have been made, because
it is easier and less expensive to make them. However, there are some problems inmaking and using one proposed in the previous studies. Firstly, it is difficult to open theround-shaped pinholes by using paper drills. Secondly, the size of the projector is not
sometimes suitable to use it in a class room. In this study, we developed a planetarium
handcraft kit named “Kent Star” that overcame the problems mentioned above.
ためには、目的に応じ、プラネタリウムを自1. はじめに近年、安価で高性能の家庭用プラネタリウ作する方が好ましい。

ムが多数販売されるようになってきた。特に、教育上での使用を主目的としたプラネタリ

雑誌付録で 販売さ れて いるプラネ タリウムウムの作製に関する先行事例は多数みられる[1]は投影される星数が多く、きれいな星空をが、その殆どがピンホール式プラネタリウム再現することに主眼が置かれたもので観賞用に関するものである。先行事例として、ペッとして人気が高い。

トボトルを利用したもの[3]や星像が印刷さしかし、こうした市販のプラネタリウムをれている OHP シートを用いたもの[4]もみら

教育現場で検討しようとする場合、星数が少れるが、多くは紙製のものである。紙製のプない方が良い場合もあり、星数の多いプラネラネタリウムには、円筒形のものと多面体のタリウムが必ずしも使いやすいわけではない先行事例が報告されている。

ことが指摘されている[2]。教育効果を上げる

円筒形の紙製のものとしては、例えば大平天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

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論

文■によるもの[5]が、多面体の紙製のものとして課題や問題点を抽出することにした。試作しは、例えば阿部・佐藤[2]、大久保・吉田[6]、たプラネタリウムは、大平による円筒形のも独立行政法人科学技術振興機構[7]によるもの[5]と、独立行政法人科学技術振興機構によのがある。

る多面体形のもの[7]の 2 種類である。この 2

これらの教材は、比較的手軽に安価にプラ種類のプラネタリウムはインターネット上でネタリウムづくりを体験できるキットとして簡単に型紙をダウンロードできる。コピー用優れたものである。特に、作成者がピンホー紙に印刷した型紙を工作用紙に糊付けをしてルを開けるタイプの紙製のプラネタリウム作カッターナイフで切り取って組み立てた。恒成キットは、星座を理解しながら作成に取り星球の接着には木工用ボンドを使用した。ピ組めるなど高い教育効果が期待できる。これ

ンホールは HP 上の解説にしたがって[5]ではらの教材は、教室内や部屋の中での投影を想千枚通しを、[7]はプッシュピンを用いて開け定しているものもみられるが、投影場所につた。光源部には共にスポット球（ELPA 3.8Vいての言及のないものも見られる。投影条件0.5 A）を、電源には単 3 乾電池 3 本（4.5 V）によっては投影される星像の肥大が顕著になを用いた。ピンホール式プラネタリウムの光ったり、光量不足が生じることも考えられる。

源としては、一般的にフィラメントが小さい

また、千枚通しやプッシュピンを使用してピ電球の方が光源として適していることが知らンホールを開けるため、ピンホールに「バリ」れている。本研究ではスポット球以外に、ミが生じて星像が歪んで投影されることも考えニクリプトン球やムギ球、ハロゲン豆電球なられる。個人ユーザーとして楽しめる性能のど様々な光源の使用を試みてみた。その結果、ものであっても授業で使用したり、大人数でスポット球が最もフィラメントが小さく、恒利用するには適さない場合もあるであろう。

星像も小さく鮮明に投影できること、ホーム紙製プラネタリウムを授業で使用したり、大センターで安価で入手できるという理由でス人数で利用できるようにするためには、既存ポット球を使用することにした。のものに更に改良を加える必要があると思わ完成後、京都教育大学内の暗室内にて、恒星球から約 1.5 m 離れた壁面に投影を行い、れる。
本研究は、安価で気軽に作成できる紙製プラネタリウムの最大の利点を生かし、一般教2 種類の紙製プラネタリウムの長所と短所を抽出した（表 1）。

室での学習に利用できる紙製のプラネタリウ投影実験を行ったところ、どちらの場合もムの開発を行うものである。一般教室での利恒星球が空間の広さに対して小さいため投影用とは、教室内に設置できるドームで投影しされる星像の肥大が著しくなる傾向が見られたり、天井や黒板、壁などに投影することをた。また、円筒型のプラネタリウムの方が多想定している。

面体形のものに比べて光源から恒星球までの距離が大きいため、投影される恒星像が鮮明

2. 先行事例の追試を踏まえた新しい紙製プラネタリウムの開発2.1になることが分かった。できるだけ星像を鮮明に投影するためには、投影場所に対応した先行事例の追試適切な大きさの恒星球を作製する必要がある。

一般教室での学習に利用できるプラネタリ
ウムの条件を探索するために、先行事例で報告がなされているプラネタリウムを試作し、天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

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表1－33－

先行事例の追試結果

また、千枚通しやプッシュピンでピンホーは、特に星像の荒さが強調される。美しい恒ルを空ける場合、バリが生じてきれいな真円星像を投影するためには、ピンホールを作成のピンホールを作成することができないことする際に小さくきれいな真円に切り抜く必要が分かった。投影された星像の肥大する場合がある。

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■

論

大平によるもの[5]は 4 等星までが、独立行文■

紙製のプラネタリウムは安価で作製できる。

政法人科学技術振興機構によるもの[7]には、しかし、安価だからといって質を下げるので３等星までが印字されていたが、星座の形ははなく、星像が明瞭で美しく、耐久性にも優最低でも４等星まで投影した方が星座の形をれた高い質のプラネタリウムの開発を目指す認識しやすいと感じた。また、恒星球が球形ことにした。とりわけ星像の美しさにはこだでない場合、仮にピンホールを真円に空けるわりを持って開発にあたることにした。

ことができたとしても、空けたピンホールの位置によっては、投影される恒星像が楕円形(1)真円のピンホールを作成するための工夫に投影されてしまうことが考えられる。恒星バリのない真円のピンホールを作成する方球はできるだけ球形の方が望ましい。

法としては、高温に熱した釘を紙に当てて焦作製難易度は、予想に反して円筒形の方ががしてピンホールを空けたり、レーザー光で多面体形のものに比べてはるかに高いと感じ紙を焼いて空けたりする方法などが考えられた。円筒形のものは、北・南極部に対応するる。これらの方法ではピンホールを千枚通し

蓋を円筒部分に接着させることが工作行程とやプッシュピンで空ける際に生じてしまうバしてとりわけ難しい。どちらの場合も時刻盤

リを焼くことにより取り除くことができる。

が印字されており、任意の日時の星空を投影

しかし、高温に熱した釘を利用する方法は安できることや、低コストで作製できることは全性の面で問題があることや、レーザー光を共通の長所として挙げられる。

用いる場合は装置そのものが高価であることが課題である。そこで本研究では皮細工で使2.2教材開発のコンセプト用されるエスケー11 社製の精密皮ポンチ（図前節の追試実験をまとめると、新しい紙製1）を使用することにした。精密皮ポンチは 1

プラネタリウムの作製にあたり求められる要～4 mm までの 7 種類の円形の穴をくり抜く

素は、次の４点に集約される；①バリが生じことができるポンチをスティック部分に差しないピンホールを作成すること、②教室で投込み、スティック部分をハンマーで打ち付け影するのに適したできるだけ大きな恒星球をることにより紙に穴を開けることができるも作成すること、③４等星までの恒星を再現すのである。繰り返し使用する場合はポンチのること、④多面体の形状で球形に近い形状の穴にくり抜いた紙が目詰まりしやすく適宜取恒星球を作成すること。

り除く必要があり、毎回ハンマーで打ち付ける作業がやや手間を要するが、きれいな真円の穴を確実に開けることができるようになった。
(2)恒星球の大きさを決めるための投影実験
プラネタリウムに用いる光源が点光源であれば、スクリーン上での光量は、恒星球に空けたピンホールの面積に比例する。したがって、ピンホールの半径は光量の平方根に比例させなければならない[2]。1 等級明るくなる

図1

作成に用いた精密皮ポンチと明るさは 2.51 倍明るくなることを考慮に

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入れると、4 等星のピンホールの直径を 1 mmとした場合、3 等星、2 等星、1 等星のピンホールの直径をそれぞれ 1.58、2.51、3.95 mmにする必要がある。本研究で開発するプラネタリウムでは、必然的に 4 等星を 1 mm のピンホールで再現することになる。このため、4～1 等星を、それぞれ 1 mm、1.5 mm、2.5mm、4.0 mm のポンチを用いて再現することにした。
前節に述べたように、ピンホール式プラネ
タリウムは、投影条件に適した大きさの恒星球を作製することが重要である。恒星球は大きいほど恒星像を小さくすることが可能である。しかし、恒星球が大きくなるほど、ドーム内での恒星球の占有率が増加し、恒星球が障壁となって学習者が投影された恒星像を見ることができないという事態に陥ることも考

図2

恒星球の各パーツめのボイド管に接続する必要があるため、南緯 67.5 度以南の恒星は再現しないことにしえられる。また、入手が容易な A3 サイズのた。恒星は 4 等星までを再現することにした。

ケント紙を型紙として使用することを考える

パーツは必要枚数をケント紙に印刷する。と恒星球の直径は最大 35 cm 程度に留めてお計 49 分割されたパーツに、それぞれ恒星をいた方がよいという結論に至った。

書き込んでいく。原図には西はりま天文台が公開している星座早見盤の恒星盤[8]を使用した。まず、天の赤道を 24 分割した位置と(3)恒星球の開発
独立行政法人科学技術振興機構[7]による天の北極と南極を結ぶ補助線と、緯度 22.5恒星球は 12 面体であったが、球形により近度ごとの補助線を記入した。次に、原図に記づけるために北半球が 96 面、南半球が 72 面、されている恒星を各パーツに書き写していく。

天の北極付近が 1 面から構成される計 169 面

この際に 1～4 等星までのそれぞれの恒星の体構造の恒星球を作製することにした。恒星等級の違いが分かるように、1 等星は○、2球は図 2 のように、北半球と南半球をそれぞ等星は△というように、違いが分かるようにれ 24 枚分割したパーツから構成される（図 2した。補助的に星座線も書き加えた。
次に、皮ポンチを用いてピンホールを空けa,c）。
天の北極付近は接着をさせることが困難にる。1～4 等星をそれぞれ 4 mm, 2.5 mm, 1.5なることが予想されたため、パーツの先端部mm, 1 mm のポンチを用いて切り抜いていく。

を切断して、北極星に対応したピンホールをポンチを用いてピンホールを空けた後に、カ接着する円形の紙製のパーツを用意することッターナイフを使用してパーツを切り取ってにした（図 2 b）。なお、図 2 は図を見やすくいく。この際に、パーツをバラバラにしてのするために横幅が誇張されて示されており、並びが分からなくなるのを防ぐために、それ縦横幅は正確ではないことに注意されたい。

ぞれのパーツに番号をふっておいた。前述の後述するように恒星球の回転軸に接続するたように星座線を書き加えておくこともパーツ

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－36－■論文■を組み合わせていく際に間違いを防止する一ンホールがふさがってしまった場合には、恒助となる。パーツの折り線部分は軽くけがい

星球完成後に再度ピンホールを空けた。1 等ておくと組み立てが容易になる。各パーツは星には色の違いが分かるように、赤、黄、青紙テープを用いて接着させていく。半球が完の 3 色のセロハンを恒星球の外側から貼り付成した後（図 3 a）内側を黒色の艶消しアクけ、着色した。完成した恒星球に内径 125 mm、リルラッカーで塗装する（図 3 b）。両半球を高さ約 5 cm に切断したボイド管を貼り付け天の赤道部分で接着させ、恒星球の外側も黒た。

色に塗装して完成となる（図 3 c）。
のりしろ部分が恒星と重なってしまい、ピ(4)恒星球を載せる架台の開発
恒星球を回転させる架台はいくつかのタイプのものを試作した。ここでは、作製が容易で緯度の調整も容易な三脚固定式のタイプを報告する（図 4）。厚さ 1.5 cm の発泡樹脂であるカネライトスーパーを外径 125 mm の円形 2 枚と、外径 135 mm の円形 1 枚に切断し、それぞれを接着させる。その後、外径 38 mmの塩ビ管が入る穴を開け、塩ビ管を固定する。
外径 38 mm の塩ビ管を木片に固定した 2 本のサドルバンドで軽く固定し、外径 38 mmの塩ビ管を回転させることにより日周運動を再現する。外径 38 mm の塩ビ管にはずり落ち防止のためのストッパーとしてねじ山を切ってボルトを差し込んでおいた。恒星球の中

図3

恒星球の作製方法

a：北半球の恒星球を組み立てた様子。
b：南半球の恒星球を組み立てた後、内側を黒色の艶消しアクリルラッカーで塗装した

図4様子。
c：両半球を天の赤道部分で接着させ、恒星架台の作製方法

a：架台の概略図。b：完成した架台部。

球の外側も黒色に塗装した様子。
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心に設置する光源は、外径 18 mm の塩ビ管の先端に設置し、外径 38 mm の塩ビ管の中に挿入して点灯させる。ソケットはホットボンドを用いて上に向くように固定する。塩ビ管内部に電源を供給するための配線を留置しておく。恒星球を回転させても光源を設置している外径 18 mm の塩ビ管は回転しないよ
うに、図 5a のように外径 18 mm の塩ビ管の一端を木片に木ねじを使用して固定しておく。
恒星球と回転部を固定した木片を三脚に固定して使用する。図 5 には、架台の模式図（a）と実際に恒星球を架台に取り付けた様子（b）の両方を示している。
完成したプラネタリウムは回転もスムーズで投影される恒星像も真円であり、天の川が投影できないという課題はあるものの、これまでの試作品では考えられないほど質がよく、教室内での学習に十分使用できるものが完成した。表 1 には本研究で開発したプラネタリウムの特徴も合わせて示した。
ドームを使用せずに教室内で使用した場合でも、室内がある程度暗ければ十分に使用することができる（図 5）。教室内で投影する場
合は、壁の隅に向かうほど多少星座の形は歪んでしまうが、プラネタリウムの回転軸の向きを任意に変えることにより、東西南北の星空を壁面に投影するができる。40 人程度のクラス人数であっても児童・生徒が全員観察をすることが可能である。プラネタリウムの回転軸を回転させることにより容易に日周運動も再現できる。南半球での星空を投影することはできないが、北緯 20～90°の星空を投影することができる。ホワイトボードが利用できる場合は、日周運動による恒星の位置の変化をボード上にトレースすること等も可能であろう。
これまでに、小学校での出前授業や京都教育大学での天文学、初等理科教育などの授業、

図5

教室内での投影の様子

a：投影を行った室内の様子。側壁および天井から約 1.5 m の位置に恒星球を設置した。
b：南の空を壁面に投影している様子。
c：北の空を壁面に投影している様子。

部として開 発した プラ ネタリウム 用ドーム
[9]と開発したプラネタリウムを用いて投影を行ってきた。恒星球をアクリル系の塗料で塗装をしたためか、恒星球の耐久性は高く、作製から 5 年を経過した現在でも問題なく使用できている。

天体観測会、天文工作実習のプログラムの一
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－38－

■

論

3．紙製プラネタリウムのキット化教材「Kent

文■ているので、「ケントリウム」「ケントスター」

Star」の開発などの候補が挙がったが、最終的に「Kent開発したプラネタリウムは、操作性もよく、Star」という名称をつけることにした。

これまでに投影会に参加した学生や児童・生プラネタリウムの作製に必要な 49 枚のパ徒からも好評であった。また、開発したプラーツは 5 枚の A3 大の台紙にまとめ、これをネタリウムと同種の教材を学生が作製したり台紙とすることにした（図 6）。恒星球の外側投影を行うことは、学生にとっても教育的効から穴を開けるタイプの教材であると星座の果が高いと考え、教材のキット化を検討する

形を確認しながら穴を開けることが困難であことにした。キット化にあたり、教材に名称るため、内側から星座を確認しながら穴を空をつけたいと考えた。製作にケント紙を用いけられるようにした。台紙をコピー機でケン

図6

Kent Star の台紙

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ト紙に印刷をして使用する。台紙には、予め－39－4．今後に向けて4 等星までの恒星の位置と 1 等星の名称、星本研究では、星像が円形で尖鋭で教室での座線と星座の名称を記入しておいた。恒星は学習に適した紙製の 169 面体ピンホール式プ

1～4 等星までそれぞれ「○、△、×、・」のラネタリウムを開発した。現在は、開発した記号で示した。

Kent Star を用いた、教員養成系大学の学生キット化を行う際、工程が複雑になることを対象とした教育実践も行っている。今後はを避けるため、セロファンを用いて１等星を学生から挙げられた改良点についての指摘を着色する行程は省いた。また、皮ポンチを用参考に、更に作成しやすく教育効果の高い教

いての穴あけは、ハンマーを 1 回ずつたたい材化を目指して改良を加えたい。また、紙製て空ける比較的手間のかかる作業になる。今のプラネタリウムでどこまでクオリティの高回教材開発を行うにあたり、再度皮ポンチにい星空が再現できるのか、その限界にもチャついて調べたところ、押し当てるだけで穴をレンジしていきたいと考えている。更に、中開けることのできるスクリュー皮ポンチが販高生や一般市民を対象とした工作教室を開催売されていることに気がついた。このため、し、プラネタリウムを作製する面白さを広く今後はスクリュー皮ポンチを使用することに伝えていきたいと考えている。

した。1～4 等星まで、それぞれスクリューポンチを用いて 4 mm, 3 mm, 2.0 mm, 1.5 mm

謝辞の穴を開けることにした。皮ポンチを使用し匿名の 2 名の査読者からは大変貴重なコメた場合とピンホール径が異なるのは、スクリントをいただきました。ここに謝意を表しまューポンチに附属しているポンチ径の制約にす。

よるものである。
プラネタリウムの照明や架台については製

文

献

作者が自由に設計し製作できるようにするこ[1] 湯本博文編集（2005），大人の科学マガジとを考えたが、製作者から求めがあった場合

ン vol.09，学習研究社.に提供できるよう、プラネタリウムの照明や[2] 阿部架台についてもキット化を行った。キット化

体型プラネタリウムの製作，北海道教育大学

修・佐藤浩之（2006）切頭二十面を行った照明や架台は図 6 のタイプのもので、 紀要（教育科学編）vol,57(1) 197-204.
三脚に接続させる代わりに、図 7 のように木[3] 山田泰三・粟野論美（2002）ペットボト

片 3 枚を組み合わせた台座に載せて使用する

ルで手作りプラネタリウムを作ろう！，天文ものをキット化した。

教育，14(6)，6-12.
[4] 小貫良行（2007）授業教材に適した手作
りプラネタリウムについて，天文教育，19(1)，30-34.
[5] 大平貴之，
http://www.megastar-net.com/desktopschool/desktopschool.html，2017 年 9 月 5 日参照[6] 大久保秀樹・吉田吏（2003）個別学習用
プラネタリウムの開発，教材学研究，14，

図7

キット化用の台座

33-36.

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－40－■

論文■[7] 独立行政法人科学技術振興機構，
http://www.jst.go.jp/csc/sciencecommunicat
ion/pastrika/kyouzai/data/02/02_02/02_02_03/02_02_03_05/02_02_03_05frame.html
2017 年 9 月 5 日参照[8] 西はりま天文台(http://www.nhao.jp~
tokimasa/hayami 2012 年 1 月 31 日参照）
[9] 大石匠海・中野英之・村上忠幸（2013）
プラダンを用いた可動式プラネタリウムの開発，京都教育大学教育実践研究紀要，13，93-97.

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