FC2ブログ
神谷塾的勉強と受験と子どもの教育
札幌で学習塾を営む神谷が、日々生徒と接しながら考えたことをつづります。  おすすめの勉強法や高校・大学受験、教育全般に関する話題を書いていきます。  ★コメントには必ずお返事します★

プロフィール

神谷英樹

Author:神谷英樹
1962年、愛知県知多郡に生まれる。
1981年、愛知県立半田高校を卒業。
1983年、予定外の2年の浪人生活を終えて北海道大学に入学。
1988年、北海道大学理学部地球物理学科を卒業、地質コンサルタント会社に入社。浦和市(当時)にあった研究所に勤務。
1995年、どうしても北海道に戻りたくなってその会社を退職。札幌市内の学習塾で講師の職を得る。
2001年、独立開業。屋号を神谷塾とする。
家族は妻と大型犬1頭。息子2人は東京と大津に在住。趣味は物理と化学と野球とギターとベース。



カレンダー

09 | 2013/10 | 11
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 - -



FC2カウンター



最近の記事



最近のコメント



最近のトラックバック



カテゴリー



全ての記事を表示する

全ての記事を表示する



メールはお気軽に

名前:
メール:
件名:
本文:



リンク

このブログをリンクに追加する



ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる



ブログ内検索



RSSフィード



天体望遠鏡で観察する月・太陽

天体望遠鏡は2枚の凸レンズを対物レンズ・接眼レンズとしています。まず対物レンズで観察対象の実像をつくり(スクリーンがなくとも像は結ばれます),さらに接眼レンズで「実像の虚像」を見る,という原理です。実像を結んだところで観察対象とは上下左右が逆になっていて,「実像の虚像」は同じ向きに拡大するだけですから,接眼レンズから見えるものは観察対象と上下左右が逆です。対物レンズ・接眼レンズといえば顕微鏡も原理は同じ。実際に使われているものはもっと複雑なのでしょうが,原理に変わりはないのだと思います。

高校入試では顕微鏡や天体望遠鏡は生物分野・地学分野の素材なので,物理分野の範疇である実像や虚像の性質については深入りしないのが普通です。見える像は実物と上下左右が逆である,という点を押さえておけば良い。ただし,この話は「凸レンズ(光)」での素材とされたり「光」と「天体」との融合問題に用いられることもないわけではなく,前者はたとえば長野2003,後者は宮崎2010で出題されています。

望遠鏡で月

上の図は天体望遠鏡で月を見ているところを模式的に描いてみたものです。実像・虚像ができるしくみを見やすくするために真横(あるいは真上)から見たところも併せて描きました。「これは」という図が見あたらないときは自分で描くしかないんですよね…。作図ソフトなどを使っていると仕事が終わりませんので,完全にアナログ絵です。線や着色が雑な点はお許しください。望遠鏡が寸足らずで無様なのは作図の都合によるものです。

月は遠くにあるので月面の一点からの光はレンズに平行に入射すると思っていいのですが,月全体には大きさがあるので,(「焦点に光が集まる」わけではなく)ちゃんと大きさのある実像ができます。だから月面の様子が見えるわけですが。実像は肉眼で見える月とは上下左右(後述するように「北南東西」と言ってもよい)が逆になっていて,それを虚像にしても逆のままです。

月とか惑星,星座を見るのであれば以上のことを了解しておけば十分だと思います。さて…

では太陽の観察をするときは?

太陽は絶対に接眼レンズで見てはいけない。次の図のように,投影板に映して観察します。

太陽の観察
(啓林館『未来へひろがるサイエンス3』p.61から拝借しました)

図中にあるように記録用紙には東西南北を記入しますが,この場合,太陽をどのように見ているのか,ピンと来るでしょうか。言い換えれば,太陽の像の下側に南,左側に西と記入するのはなぜでしょうか。

天体望遠鏡の対物レンズを太陽に向ければ記録用紙の下側は南だし,当然のように左側は西ですが,それは地上の話です。そうではなく,地上から見た太陽表面の東西南北がそうなっているからそう書くのです。

難しいですか?この話は,全く気にしないことにすればそれで通過できてしまいます。でも,「わけを知りたいのだけど教科書にも参考書にも説明がなくて困っている」という人もいるでしょう。この記事はそんな人のために解説を試みようとして書いています。

まず,地上から見た太陽表面の東西南北について。太陽は,それから月も南の空の一部ですので,地上から見て右側が西,左側が東になります。太陽から天頂に向けて線を延ばせば北へ向かうことになるので上側は北。その反対側は南です。

「太陽は東から西へ自転する」と表現するのもこのためです。地球の自転の向きは「西から東へ」で,太陽の自転の向きは地球と同じですが,「なぜ逆になるんだ」と悩む必要はありません(※)。

※実を言えば私(神谷)はその昔,この件ですいぶん悩みました。太陽表面に立ったつもりになれば,どうしたって「西から東」ではないかと。仮定が間違っていたわけです。

さて,今のことがわかれば理屈は見えてくると思います。次のアナログ絵を見てください。

望遠鏡で太陽

天体望遠鏡の対物レンズが結ぶ実像Ⅰは,太陽の実物とは上下左右(北南東西)が逆になっています。それを接眼レンズでもう一度,投影板の上に実像を結ばせたのが実像Ⅱ,つまり実像Ⅰの実像です。図では投影板の裏から見た(見えたとして)ところを描いています。これを望遠鏡の側から見れば,先ほどの図のように太陽の像の左側が西,右側が東となるわけです。

「実像の実像」などと言えばややこしい感じがしないでもないですが,「ちょうど太陽を鏡に映した像がそこにある」と思えば,投影板に映っているものを見て太陽の実物がよく実感できるのではないでしょうか。


今年のクマ出没

週に3~4回,平日の朝,犬の運動と社交?のために散歩する近所の公園。この時期になるとクマが出没して立入禁止になることがよくあります。札幌市の南区では今秋すでにクマの出没がニュースになっていて,うちの近所(西区)も時間の問題かと思っていました。





赤い看板には「25年10月4日 宮丘公園内で熊の糞見つかった為立入禁止とします」と書かれています。黄色いテープはクマが出てくるのを防ぐためではなく(笑)ヒトが入るのを遮るためです。もちろん,これなら入ろうと思えば入れます。

この公園は面積約33haと西区では最も広大な,したがって散歩のしがいのある公園です。こんな場所が近所にあるのも家を建てた理由のひとつなのですが,ここが立入禁止になると犬を運動させる場所がなくなる。そのときはやむなく車で別の公園に連れて行ったりもしますが,毎日それをやる余裕はありません。

クマが出るといっても公園内では山寄りの深い森の辺りのはずで,いつも犬を遊ばせる「芝生広場」は反対側だし非常に開放的な空間なのでまさかクマは出てこないだろう。そう考えて今朝はその「芝生広場」近くの別の入口まで歩きました。案の定そこは封鎖されていませんでしたので,そっと入り,いつものように犬と過ごして,またコースを逆に辿って帰ってきました。いくつかある他の入口はすべて封鎖されているのか,我々のほかにはヒトも犬も全く見あたらず。

この公園は住宅地に隣接しているので,クマが出てきてしまう分には公園だけ立入禁止にしてもあまり意味はありません。ほとぼりが冷めるまで?は警戒しながら生活することになりそうです。


太陽・月・地球



中3の理科講座は地学分野「地球と宇宙」に入っています。この単元では講座は次の6回。
    太陽・月・地球(1)
    太陽・月・地球(2)
    地球の自転と天体の日周運動
    地球の公転と天体の年周運動
    地軸の傾きと季節の変化
    太陽系
まず前回(9月21日)と今日(10月5日)の2回で「太陽・月・地球」を取り上げます。

上の流れは教科書では教育出版のものとおおむね同じです。ひとつの単元でも教科書によって流れは様々で,うちの生徒の大半が使っている啓林館の教科書は「日周運動」から入っていますが,これまでの経験から教える側も教わる側も「太陽・月・地球」から入るのがベストのように思います。まずは身近な天体で小学校でも学習していること。もうひとつは,地球の自転と方位・昼夜の移り変わりというものが,初めての生徒にはけっこう難物である場合もあるためです。

地球上の方位

上の図は東京書籍『新しい科学3年』p.159から拝借しました。北極点のあるほうが北,自転していく向きが東。自転とともに自分も移動していくので,宇宙空間の中では各々の方位が示す向きも変化し,たとえば太陽は日の出のときは東にありますが日の入りのときは西です。この話は天体を観測する上で基本中の基本なので確実に理解する必要があるのですが,生徒にとっては教師が思っているほどには易しくないらしい。授業でここをさらっと済まされてしっかり掴む機会を逸すると,天体の運動の全部がわからないことになってしまう。せっかく面白いところなのですから,苦手になってしまうのは非常にもったいない。

塾で理科を教えるようになって間もないころ,あと数日で公立高入試だという時にある生徒が上の話をわかっていないことが“発覚”,大慌てで手ほどきした記憶があります。入試の直前まで放置していたそいつもどうかと思いますが,私の経験が浅くて用心が足りなかったのもいけませんでした。そこでは一斉指導をしていましたので,生徒ひとりひとりの理解のほどを細かく把握するには無理があったのも確かですが。結局その年の公立入試ではこの件の出題はなく,彼女は全般に実力は十分でしたので無事合格。それにしても,生徒というのはその学力に拘わらず意外なことを理解し損なうものです。

そんなわけで,天体の単元の最初にまず全体の基礎を丁寧にやることにしているのです。
太陽・月・地球(1)は
   ■地球・月・太陽の比較  ■太陽  ■太陽の表面の観察  ■月
太陽・月・地球(2)は
   ■地球の自転と方位・昼夜の移り変わり  ■月の公転と見え方  ■日食と月食
という項目で展開します。

(1)では「易しい内容から」という趣旨ではあるのですが,(2)の内容の準備として
   太陽と月は地球からほぼ同じ大きさに見える
   月は地球のまわりを1回公転する間に自転も1回だけする
という点をゆっくり説明します。

実は昨年度まではコマ数の関係もあり,(1)と(2)の内容を1回(90分)でやっていました。われながらよくやっていたとは思いますが,無茶なことでもありました。特に指導要領が(したがって教科書が)現行のものになってからは日食・月食の扱いが大きくなり,いよいよ90分には治まらなくなってきた。それで今年から2回に分けることにしたのです。

講座が2回に分かれると資料も演習問題も2倍用意することになるので,前回と今回,金曜の夜は久しぶりに“デスマッチ”(終わるまで帰れない)になりました。頑張ったかいあって,前回は良い授業ができた手応えがあります。今夜もしっかりやりたいと思います。