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【サイエンストライやる】「空気」について①：〇×クイズ！
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SDGsアドバイザーが講師をつとめる、兵庫県の理科実験教室、キッズアース播磨町校です。
代表講師をつとめている森田は、様々な形でサイエンスショーを行っています。
キッズアース播磨町校主催で行う場合もありますし、他の先生とコラボして行う場合もあります。
イベントに呼んで頂いたり、PTAなどの団体さんから依頼を受けたりということもあります。
また、ひょうご環境創造協会(eco-hyogo.jp)さんの「ひょうご出前環境教室 (eco-hyogo.jp)」の登録講師をしているので、そちらからの依頼もあります。
今回は、兵庫県のサイエンス・トライやる事業 (hyogo-c.ed.jp)の登録講師として、播磨南中学校 (harinanj.ed.jp)さんにお伺いしてきました。
【〇×クイズ（アイスブレーク）】
まずはアイスブレークを兼ねた〇×クイズから。
問題は4問です。考えてみてくださいね。
Q1. 地球が出来てから今までで、今より二酸化炭素濃度が高かった時代がある
Q2 空気にも重さがある
Q3 同じボールを同じ力で投げると、夏と冬では夏の方が遠くまで飛ぶ
Q4 空気中と水中なら、水中の方が音が早く伝わる。
さぁ、皆さんは答えがわかりましたでしょうか？
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では、答え合わせをしていきましょう。
答えは全部〇でした！
解説していきましょう。
Q1. 地球が出来てから今までで、今より二酸化炭素濃度が高かった時代がある ⇨〇
地球のCO2濃度は、もともと、とても高かったと考えられています。
また、恐竜が活動していた時代のCO2濃度も高かったと言われています。
CO2は、水に溶け、海水に溶け、さらに海水中の物質と反応した岩などになって、固定されていきます。
また、光合成を行う生物の誕生によって、O2(酸素)へと変換され、地球の酸素濃度が上がっていくことになります。
現在の学説では、地球が全凍結した時代（全地球凍結：スノーボールアース - Wikipedia）もあったと言われています。
この仮説によれば、海が凍結することで、火山活動などを通じて出てくる大気中のCO2が吸収されなくなった結果、大気中のCO2濃度が現在の400倍近くにもなり、温室効果が働いたことで、全凍結から脱したと考えられています。
地球のダイナミックな変化は、CO2の濃度、またO2の濃度も大きく変えてきたのです。
もし、タイムマシンが出来たとしても、あまりに昔の時代に行くと、O2（酸素）濃度の違いで、呼吸すら困難な状態に陥るかもしれませんね。
さて、では、地球温暖化、と言われている現象の、何が問題なのでしょうか。
これは、次のグラフを見ると分かります。
この100年間の変化があまりにも急だからです。
問題は「温暖化」だけではありません。
「温暖化」が進むことで、海水温が上昇し、大気中の水蒸気量が増え、台風などの大型化、大雨などの気候現象を招きます。
また、大気の流れが変わることで、これまでなかった地域（対策できていない地域）での、大量降雪や高温度化が起こる可能性も出てきます。
つまり、「温暖化」は「気候変動」のトリガーになってしまう、ということなのです。
さらに温度が上がって、永久凍土が溶け始めると、これまで地中に眠っていたメタンなどが大気中に放出され、地球温暖化を加速させる恐れも出てきます。
氷河などが溶けることにより、海面上昇が進むことも予想されます。
もちろん、植生も変わってきます。
これまで取れていたはずの作物が育たなくなり、生物相も変わってくるかもしれませんし、これまでの耕地が使えなくなる可能性が高くなります。
1000年2000年かけての変化なら、私たちや植物も含めた生物が、ゆっくり適応していくことも出来るかもしれません。
しかし、この100年のCO2濃度の変化がもたらすと考えられている「気候変動」は、あまりにも急で、様々な不具合に結びつくことが明らかなのです。
「だって、恐竜の時代は、もっとCO2濃度高かったんだぜ。」なんて、のんきに言えるものではないのです。
なぜなら、私たちは、「恐竜の時代」に「適応」した生き物ではないのですから。
Q2 空気にも重さがある ⇨〇
Q2は、さすがに全員正解...だったのですが、それこそ「空気」を読んだ5人くらいの生徒さんが「×」の方に来てくれたので、実験のお手伝いをお願いしました。
空気の重さを測る実験は、空気を入れた容器と、空気を抜いた容器、それぞれの重さを測る、という形で行われました。
ここでは簡単に、大きな天秤に、空気を入れた風船と、空気を入れない風船を吊り下げて、どちらが下がるか調べてみましょう。
もう少し、天秤を調整する必要と、思い切って風船に空気を入れる必要がありましたね(笑)
正直、あまりうまくいきませんでしたが、手伝ってくれた生徒の皆さんに拍手です！
Q3 同じボールを同じ力で投げると、夏と冬では夏の方が遠くまで飛ぶ ⇨〇
自分で言うのもなんですが、面白い問題だと思います(笑)
実はこれ、空気の密度が関係しています。
暖かい空気は軽くなる、これは良いですね。
逆に、冷たい空気は重い、ということです。
でも、空気は閉じ込められているわけではないので、密度が低くなる／高くなるという方が、分かりやすい表現かと思います。
つまり、暖かい空気は、いわば「薄くなる」わけですね。
同じ力で投げれば、当然、「薄い」方が遠くまで飛びます。
なので、「夏の方が遠くまで飛ぶ」のです。
となれば、野球のバッターにとっても、そうかもしれませんね。
野球部の生徒さんに質問してみても良かったかも。
なお、ゴルフの世界では「冬は飛ばない」は常識とのことですから、ゴルフをしている人が身近にいれば、お話を聞いてみると面白いかもしれません。
少し、ゴルフ用語が混じって読みにくいかもしれませんが、こんな記事がありました。
他の記事を読むと、「冬は着込んで身体が動かしにくいから」ともありました。
付け加えるなら、「冬は寒さで体が縮こまってしまうから」もあるでしょうね。
これはこれで「冬は飛ばない」もっともな理由だと思います(笑)
机の上と、実際に身体を動かしてのお話は、理屈だけではない違いがあるのです。
Q4 空気中と水中なら、水中の方が音が早く伝わる。⇒〇
この問題の正答率が一番低かったかな、と思います。
温度や湿度で違ってきますが、空気中の音の速さは、ざっくり340ｍ/秒程度です。
雷が光った時、音が聞こえるまでのタイムラグをカウントすれば、雷がどれだけ離れているかが分かります。
光ってから音が聞こえるまでに10秒かかったとしたら、3.4kmほど離れている、ということになります。
さて、音の進む速さは、水中では、空中の4~5倍となる約1500m/秒。
鉄の中だと、水中の4倍、空気中の16倍の速さ、約6000ｍ/秒。
となります。
これは「音」というものが「振動」であるため、「振動」を伝えやすい＝硬いものの方が、より速く遠くまで伝わるということなのです。
さぁ、4問終わりました。
全問正解は1/3くらいかな...。
ちょうど良い正答率でみんなの緊張もほぐすことが出来ました。
さて、実験として用意したのは、次の5つです。
- 空気の重さ ～ マクデブルクの半球
- 空中浮遊① ～ 熱気球の秘密
- 潰れるペットボトル／膨らむ菓子袋
- 空中浮遊② ～ ベルヌーイの法則
- 空気砲 ～ 渦輪の観察
こちらについても、順番に見ていきましょう！
いつものサイエンスショーは、主に小学生を対象として行っていますが、今回は中学校からのご依頼ということで、かなりバージョンアップした上で、学校からの依頼であることを考慮して、いつもなら買い取ってもらうキットをレンタルすることで、実質無料での実施を実現しました。
今回は、学校から、サイエンス・トライやる事業 (hyogo-c.ed.jp)を通じてのご依頼でしたが、
PTAでの研修や、自治会さんからのイベント的なものでも、ひょうご環境創造協会(eco-hyogo.jp)さんの「ひょうご出前環境教室 (eco-hyogo.jp)」を通じての「エネルギー体験教室」を経由頂ければ、無料での開催は可能ですし、費用面や内容面でも、相談に応じて実施いたしますので、ご興味がおありでしたら、ぜひ、お気軽にお問合せください。
- サイエンスショー,温度,科学実験,空気,空気の膨張,高校受験,高校入試,理科実験,密度
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