太陽・星・月のどうして宇宙のなぜ？Q＆A【自由研究】※UFOや宇宙人は本当にいるの？|The Space and galaxy|
Qどうして太陽はいつも明るく燃え続けているのですか？ A燃えるものと言えば紙や木、ガス、たき火などがあげられます。それらは紙や木、ガス、たき火だけで燃えているわけではなく空気中の酸素や温度があるため燃えることができます。太陽には水素とヘリウムはありますが酸素がほとんどありません。燃えるための条件がかけているので太陽は燃えることができません。実は太陽は燃えていないのです。では、どうして太陽は明るく光って燃えているように見えるのでしょうか。太陽が高い熱を出し光っているのは中心部分で核融合反応がおきているためです。核融合反応は水素爆弾が爆発しているような反応です。太陽の光と熱はこの反応のために生まれています。
Q太陽の色が黄色やオレンジ色に変化するのはどうしてですか？ A太陽は昼間、うすい黄色にみえますが夕焼けはオレンジ色に見えます。太陽の光はいろいろな色の光が混ざり合っています。中でも一番明るい色がうすい黄色なので昼間はこの色に見えています。夕方は太陽の光が地球の空気の層を、ななめに通ります。夕方の太陽光線は地球の空気の層をななめに横切るため、それだけ長い時間をかけて空気中を通りぬけてくることになります。空気中には目に見えないチリや水蒸気の粒がたくさんふくまれています。青っぽい光はこれらの粒に当たるとちらばってしまうため空気の層を通りぬけにくくなります。赤っぽい光は青い光より通りぬけやすく空気の層の中を通りぬけてくるうちに青い光は少なくなり赤っぽい光のほうが多くなります。そのため夕方の太陽の光はオレンジ色に見えるのです。
Q太陽はどうして東からでて西にしずむのですか？ A地球上のわたしたちから見ると太陽の方が東から出て西にしずんでいるように見えるだけで本当は地球が自転しています。地球は１日１回転、時計の針と逆に自転しています。太陽の光が当たる部分は昼間です。反対側は暗く夜です。地球が時計の針と逆に自転しているため地球は東の方から明るくなります。東の方から太陽がのぼるように見えるのです。
Q地球の自転や公転は何の力でうごいているのですか。 A小さな惑星同士がぶつかり合体し地球のような惑星になったと考えられています。地球の自転は小さな惑星同士が合体したときの勢いで回りだしたと考えられています。公転のしくみは、ゆっくりと回転していた大きなガスのかたまりが太陽のまわりに集まりエネルギーが中心に集められたため以前より速く公転しはじめたと考えられています。
Q太陽は宇宙の中で特別な星ですか？ A地球にとって太陽は特別な星といえます。他の恒星と比べると地球の近くにあるので大きく明るくかがやいて見えます。しかし太陽だけが特別ということはありません。星の色のちがいは表面温度によります。赤は3000度で白は1万度。青白は1万2000度です。太陽は白っぽい黄色ですので表面温度は約6000度ほどです。銀河系のなかだけで2000億個もの恒星があります。その中だけで比較してみても太陽はごく平均的な恒星といえます。
Qオーロラが太陽風による影響でおきるというのはどういうことですか？しくみを教えてください。A太陽風は1秒間に数百kmというスピードで宇宙空間を流れ地球にも吹き付けていますが太陽風が直接地球にぶつかるわけではありません。地球は強い磁場をもっています。この磁場がバリアとなり太陽風から地球を守っています。しかし地球の磁場によるバリアが太陽風を完全に防ぐことができず一部が地球磁気圏の内部に入りこみます。磁場を乱したり地球の上空に降り注いだりします。太陽風はプラズマと呼ばれます。このプラズマによる現象のひとつがオーロラです。光のカーテンのようなオーロラですが磁場が急激に変化する現象が起きると爆発的にエネルギーを得たプラズマが地球に流れ込みます。プラズマが地球の大気にぶつかり大気中の窒素分子や酸素が刺激されて光るという現象がオーロラのしくみです。
Q月はどうして満月や三日月のように形がかわるのですか？ A 月の形は変化する事なく常に丸です。半月や三日月の時よく見ると暗いところにうすく丸い月の輪郭が見える場合があります。形がかわるのではなく光る部分の形がかわるので満月や三日月のように形が変わったように見えます。月は太陽の光にてらされて光っています。月には地球と同じように昼と夜があります。満月は月の昼の部分が全部見えているということです。昼の部分が半分見えていると半月。少しだけだと三日月に見えます。暗い部分は月の夜の部分ということです。月は地球のまわりを回っている衛生です。このため見える方向が変化し形が変わっているようにみえるのです。
Q月の中身はどうなっているのですか？ A 月も地球と同じように地殻とマントルと核でできていると考えられています。表面は地殻とよばれる地面で内側部分はマントルとよばれています。そして中心部分は核とよばれます。地殻とマントルは主に石と同じような材料でできています。核は主に鉄でできていることがわかっています。
Q月が大きく見えることがあるのはどうしてですか？ A真上にある月よりも地平線の近くにある月が大きく見えることがあります。これは目のさっかくで本当に大きさが変わっているわけではありません。月や太陽は空のどこにあっても常にほぼ同じ大きさです。地平線の近くでは建物や木など月と大きさを比べるものがあるからともいわれています。
Qどうして日本とオーストラリアの季節はちがうのですか？ A季節の変化は昼と夜の長さが変わったり昼間の太陽の高さや角度が変化したりすることと関係しています。日本とオーストラリアでは季節はちょうど反対です。太陽の光が日本のある北半球に多くあたっているとき日本は夏で昼の長さが長くなり暑くなりますが反対の南半球にあるオーストラリアは太陽の光があまりあたりません。昼の長さも短くなり寒い冬になるのです。南半球では月の模様や満ち欠けの方向、星座が上下さかさまに見えます。丸い地球上でまっすぐ立つと南へ行くほどかたむきます。南半球で月の模様や満ち欠けの方向、星座が逆に見えるのは、さっかくではなく見る方向が変わるためです。
Q地球から、どのくらいの高さまで空気があるのですか？ A地球の上空に空気がある場所までの高さは100km～500kmの間ぐらいです。一番高い山チョモランマは高さ約9kmです。空気は地上の3分の1程度しかありません。高さ100kmになると100万分の1程度で500kmでは1兆分の1程度と空気は高くなればなるほどうすくなります。さらに高度が高くなると空気中にふくまれる物質が電気を帯びるようになります。空気とはちがう性質になっていきます。このことから地球の空気と宇宙空間の境目は、100kmから500kmの間ぐらいであるといえるのです。
Q地球と宇宙の境目はどのあたりなのですか？ Aハッキリとここからが宇宙。という境目はありません。ですから重力がなくなる無重力状態や、空気がない真空状態を満たすところ。そのあたりからを宇宙と考えています。地球の空気の層を大気圏(たいきけん)といいますが空気のあるところとないところの境目がはっきりしているのではありません。高くなるほどうすくなります。人工衛星が回ることができるほど空気がうすくなるのは地球からおよそ100km上空です。このあたりからを宇宙ということができるでしょう。
Qオゾンホールとは何ですか？ A大気の中にオゾンという物質を多くふくんでいる層があります。この大気層のことをオゾン層といいます。オゾンは太陽からの紫外線(しがいせん)を吸収し地球を守ってくれています。オゾンの量が少なくなり広がって穴があいたようになっている部分をオゾンホールとよんでいます。オゾンホールは宇宙から観測した人工衛星による画像で確認することができます。オゾンホールが広がると紫外線が地球上にたくさん降り注ぐようになります。ひふガンが増えるなど大変な問題となるのです。オゾンをこわすフロンガスを使わなくするように世界で取り決められました。成果があらわれるにはまだ何年もかかると言われています。人工衛星はオゾンホールの変化などをくわしく観測することで地球かんきょう問題の解決に役立っています。
Qどうして宇宙は暗いのですか。 A宇宙が暗い理由は空気などの物質が無い真空部分がほとんどだからです。宇宙には細かいちりはあっても他に空気などの物質が何もありません。光は反射し散らばることで明るくします。真空の場所では太陽の光は通過するだけで明るく周囲を照らすことはありません。地球では空気や細かいちりがたくさんあります。太陽の光はそのような細かいものに反射し当たって散らばり明るく照らすことができるのです。光は地面や海に当たり反射して周囲を明るく照らします。ただし宇宙空間にもガス星雲のように水素ガスが多く集まった場所があります。ガス星雲は近くに恒星があると、その光のエネルギーを得て輝き始めます。オリオン大星雲M42などはこのようにして光っているのです。ですから厳密にいえば宇宙空間は完全な暗黒ではないということです。宇宙には地球のような空気はありませんが金星と火星には空気と似た物質があります。地球の空気とちがってほとんどが二酸化炭素です。水星や月は引力が弱いため空気がありません。水星や月は引力がとても弱いために星の表面に空気をひきつけておくことができないのです。空気は引力の強い星の表面だけに集まるものです。
Q宇宙はどのくらい広くてどんな形をしていますか。 A宇宙の広さを表す単位は光年・コウネンです。１光年は光が１年で進む距離で９兆４６００億Ｋｍ。地球をふくむ太陽系のまわりを囲む銀河系はうずまきの形をしています。銀河系の直径は約１０万光年です。銀河系のはるか遠くに宇宙で最も明るい天体星のクエーサーがあります。この星のように見えるクエーサーが望遠鏡で見ることができる宇宙で一番遠い所です。現在、最もよく見える望遠鏡でもクエーサーより先はまだ観測することができません。クエーサーまでは約１５０億光年ありますがクエーサーが宇宙のはてと言うわけではありません。クエーサーや遠くにある星を観測してみると常に遠ざかっていることが分かります。宇宙は風船のようにふくらみながら今も大きくなっていると考えられています。ですから宇宙全体の形大きさは分かりません。地球から見るすべての銀河は常に地球から遠ざかっています。地球が宇宙の中心であるわけではありません。銀河の後退はどの銀河から見ても全く同じように見えるため宇宙は膨張していると考えられているのです。宇宙のはてがどうなっているのか。はてがあるかどうかも今のところわからないのです。
Q宇宙は暑いのですか？寒いのですか？ A宇宙は空気がありません。太陽による日なたと日かげの影響をもろに受けますので温度差がとても大きい点が特徴です。宇宙は100度以上の高温の場所からマイナス100度以下になる場所もあります。地球では空気がうまく温度をコントロールしているため住みやすい環境が保たれているのです。
Q宇宙に行くと人にはどんな影響がありますか？ A私たちは地球の重力を受けて生活しています。血液などの液体は下半身に集まっています。重力で生活できるように丈夫な骨に支えられています。宇宙では無重力です。重力がなくなると上部な骨は必要なくなるのでカルシウムがどんどんとけ出します。骨が弱くもろくなってしまいます。下半身は体液が上半身に移動し足が細くなります。体液は上半身にも同じだけ流れるようになり顔がむくんで丸くなります。脳は体液が増えたと判断し体中の水分をおしっこなどで出して調節しますので2～3日でもとにもどりますが地上ほど力も必要なくなるため筋肉も弱くなります。宇宙飛行士は運動をして体をきたえ地球に戻る時に備えているのです。
Q星は何でできているのですか。 A星は大きく２種類に分けることができます。地球の仲間である岩や金属のようなかたいものでできている星です。もうひとつは太陽の仲間でガスのかたまりでできている星です。なかには例外もあり木星や土星は中心には金属があってまわりはガスでできているようです。地球と太陽の両方の性質をもっているわけです。岩や金属も、もとはガスのもえかすからできたものです。星はガスともえカスからできていると考えればいいのです。
Qどうして流れ星はながれるの？ A流れ星は晴れた夜に星のよく見える暗い場所で１時間くらい空を見ていると流れ星を見ることがでます。流れ星が流れるのは宇宙をただよっている星くずが地球にぶつかるためです。流れ星の正体は宇宙にただよっている星くずです。大きさは砂や小石ほどで軽いものです。星くずが地球の空気の層の中にとびこんでくると空気とこすれあい温度が高くなります。燃えて光を出します。ハレー彗星のようなほうき星からまきちらされます。１１月には「しし座流星群」が見られます。地球の大気中で完全に燃えつきずに地表まで落ちてきたものがいん石です。
Qいん石はどうして落ちるの？ A宇宙にはいん石のもとになる岩や金属でできた小さな星がたくさんあります。この小さな星が地球と衝突したものがいん石です。ふつうは地上にくるまでに全部燃えつきてしまうのですが大きいものは全部燃えないで地上まで落ちてくることがあります。これがいん石です。太陽系には９個の惑星のほかに、小惑星と呼ばれる天体が無数にあります。ほとんどが火星と木星の間を公転していますが、なかには地球の軌道の内側まで入ってくる小惑星があります。これらの小惑星のかけらが地球と衝突するのです。
Qブラックホールって何ですか。いくつありますか。 Aブラックホールは星の一種ですが光を全く出していない星です。光の仲間であるＸ線や紫外線、赤外線電波も出していないため世界で一番大きな望遠鏡を使ってもブラックホールを見ることはできません。ブラックホールは非常に大きな星が大爆発をおこしたときにできる星です。太陽よりも8倍以上重たい星は燃え尽きると超新星爆発という爆発を起こします。なかでも特に重たい星、太陽の数十倍以上の星が超新星爆発をおこすことでブラックホールができるのです。この大きな爆発でできたブラックホールは光や光の仲間もすべてすいこんでしまいます。完全には証明されていませんが白鳥座Ｘ－１はブラックホールだろうといわれています。重たい星は1000万年もしないうちに必ず爆発しブラックホールになるので宇宙には重たい星の数だけブラックホールがあることになります。多くの銀河の中心には太陽の百万倍以上重たい超巨大ブラックホールがあります。この超巨大ブラックホールは銀河と同じ数だけ存在しますので観測できる範囲内に1000億個以上はあるでしょう。
Qブラックホールの他にもホワイトホールがあるのですか？ Aわかっている限りでホワイトホールの存在は見つかっていません。ホワイトホールは理論的な予想は試みられていますが観測的実証という科学的に不可欠な観点からの実証が欠けています。かといって絶対ないと結論するのも同じように難しいのです。
Q地球上に存在するものは宇宙の物質や反応で出来たものなのですか？ Aそのとおりで私たちは宇宙の子であり星の子といえます。私たちの体は多くの元素から成り立っています。宇宙の星は水素が燃やされ輝き炭素や酸素、鉄などの重たい元素ができます。星が爆発して重たい元素が宇宙空間にまき散らされ再び集まることで地球のような重たい元素のかたまりが宇宙に誕生したのです。私たちの体も宇宙にある多くの元素から成り立っていますし地球も他の星たちも宇宙で作られた物質が集まってできたものです。
Qどうして銀河ができたのですか？ A宇宙では、すべてのものに引き合う力があります。この力でガスやちりが集まります。銀河の元となり次第に増え集まって今あるような多くの銀河がつくられたと考えられています。
Qいつか誰でも宇宙旅行ができるようになりますか？ A日本では日本ロケット協会という団体で宇宙旅行のアイデアを出し合っています。具体的には世界の宇宙機関が安全な宇宙輸送機の開発を進めています。子供たちが大人になるころには宇宙旅行を楽しめる時代になっているのではないでしょうか。
Q未確認飛行物体ＵＦＯは本当にいるのですか？ Aはっきり確認できない飛行物体はたしかに目撃されています。ですからＵＦＯは本当にいるといえます。ＵＦＯの写真といわれるものについて研究家は多くが本当のＵＦＯの写真ではないと判断しているそうです。見まちがえて写真にとった物もあるようです。調べても何をうつしたかわからない本物のＵＦＯの写真もあるそうです。しかし確認できないということは宇宙人の乗り物かどうかもわからないということなのです。
Q宇宙人は本当にいるのですか？ A地球以外の星に宇宙人がいるとすれば地球のような環境の星がほかにもあるということです。太陽系惑星は地球を含め９個あり、そのまわり回っている衛星は全部で約４０個あります。地球と同じように大気がある星は火星と金星で衛星では土星のまわりを回るタイタンがあります。それらの環境は地球とはかなりちがいがあります。ロケット調査でも宇宙人は発見されていません。宇宙人が地球に来ているかどうかもわかっていません。銀河系の中だけで約2000億以上の恒星が存在し宇宙には銀河系のような銀河が数千億はあると考えられています。全宇宙に存在する恒星は2000億×数千億個ということになり知的生命がいるのは地球ただひとつだけというのは無理があるのではないかと考えられています。太陽系で生物がいるかもしれないと考えられているのは火星と木星の衛星エウロパです。火星探査機が火星の表面に大量の水があった証拠を発見し火星に生物が生まれた可能性が高くなりました。NASAアメリ力航空宇宙局やESA欧州(おうしゅう)宇宙機関や日本でも地球のような惑星をさがすための人工衛星打ち上げ計画があります。近い未来には第二の地球が発見されるかもしれません。どんな惑星でどのような生命がくらしているのでしょうか楽しみですね。