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理科 3年

地球ちきゅうと宇宙うちゅう — 太陽系たいようけい・恒星こうせい・銀河ぎんが

最終確認日:

この章しょうで学まなぶこと

夜空よぞらを見上みあげると、 数かぞえきれないほどの星ほしが光ひかっています。 太陽たいようや月つき、 そして 8 つの惑星わくせいは、 地球ちきゅうとどう関かかわっているのでしょうか。 この章しょうでは、 地球ちきゅうを取とり巻まく宇宙うちゅうの大おおきな構造こうぞうを学まなびます。

  • 太陽たいよう のつくりと、 私わたしたちのエネルギー源げんとしてのはたらき
  • 太陽系たいようけい を構成こうせいする 8 つの惑星わくせいとその特とく徴ちょう
  • 恒星こうせい と太陽たいようの関係かんけい、 光年こうねんという単位たんい
  • 銀河系ぎんがけい と、 宇宙うちゅうのさらなる広ひろがり

キーワード: 太陽たいよう・黒点こくてん・コロナ・惑星わくせい・地球ちきゅう型がた惑星わくせい・木星もくせい型がた惑星わくせい・恒星こうせい・光年こうねん・銀河系ぎんがけい・天そらの川かわ

1. 太陽たいよう — 私わたしたちに一番いちばん近ちかい恒星こうせい

白色光で撮影した太陽 (黒点・白斑が見える)
太陽たいよう (白はく色しょく光こうで撮さつ影えい) — 表ひょう面めんに黒くろい点てん (黒点こくてん) と明あかるい部ぶ分ぶん (白はく斑はん) が見みえる。 直ちょっ径けいは地ち球きゅうの約やく 109 倍ばい、 中心ちゅうしんでは核融合かくゆうごうで水すい素そがヘリウムに変かわりエネルギーを出だす。

太陽たいようの大おおきさと距離きょり

太陽たいようは、 地球ちきゅうから見みて一番いちばん明あかるい星ほしです。 同時どうじに、 自分じぶんで光ひかりと熱ねつを出だしている星ほし = 恒星こうせい でもあります。

項目こうもく値あたい
太陽たいようの直径ちょっけい約やく 140 万まん km (地球ちきゅうの約やく 109 倍ばい)
地球ちきゅうからの距離きょり約やく 1 億おく 5000 万まん km
表面ひょうめんの温度おんど約やく 6000 ℃
中心ちゅうしんの温度おんど約やく 1500 万まん ℃
主おもな成分せいぶん水素すいそ・ヘリウム

スケール感かん: もし太陽たいようを直径ちょっけい 1 m のボールにしたとすると、 地球ちきゅうは直径ちょっけい約やく 9 mm のビー玉だま。 距離きょりは約やく 107 m 離はなれていることになります。 「太陽系たいようけいはスカスカ」 ということがわかります。

黒点こくてん・コロナ・プロミネンス

太陽たいようの表面ひょうめんを専用せんようのフィルターで観察かんさつすると、 いくつかの特とく徴ちょうが見みえます。

名前なまえ説明せつめい
黒点こくてん周まわりより温度おんどが低ひくい場所ばしょ (約やく 4000 ℃)。 黒くろく見みえる
コロナころな太陽たいようの大気たいき。 100 万まん ℃ 以上いじょうの高温こうおん (皆既かいき日食にっしょくで見みえる)
プロミネンスぷろみねんす表面ひょうめんから飛とび出だすガスの炎ほのお (紅べに炎えん)

黒点こくてんが動うごく =太陽たいようが自転じてんしている

何なん日にちか続つづけて太陽たいようを観察かんさつすると、 黒点こくてんが東ひがしから西にしへ移動いどうします。 また、 太陽たいようの中央ちゅうおうでは円えんに近ちかい形かたち、 ふちに近ちかづくとだ円えんに見みえます。 これらから、 次つぎのことがわかります。

観察かんさつ結果けっかわかること
黒点こくてんが移動いどうする太陽たいようが 自転じてん している (約やく 25 日にちで 1 周しゅう)
ふちでだ円えんに見みえる太陽たいようは 球形きゅうけい である

2. 太陽系たいようけい — 8 つの惑星わくせい

太陽系たいようけいの構成こうせい

太陽系たいようけいとは、 太陽たいようを中心ちゅうしんとして公転こうてんする天体てんたいの集あつまりです。 主おもなメンバーを整理せいりしましょう。

種類しゅるい説明せつめい例れい
恒星こうせい自分じぶんで光ひかる太陽たいよう (ただ 1 つ)
惑星わくせい恒星こうせいのまわりを公転こうてんする水星すいせい〜海王星かいおうせい (8 つ)
衛星えいせい惑星わくせいのまわりを公転こうてんする月つき (地球ちきゅうの衛星えいせい)
小惑星しょうわくせい主おもに火星かせいと木星もくせいの間まに多おおい小ちいさな天体てんたいケレス、 イトカワ
彗星すいせい細長ほそながい軌道きどう、 太陽たいように近ちかづくと尾おを引ひくハレー彗星すいせい
太陽系たいようけい外縁がいえん天体てんたい海王星かいおうせいより外そとをまわる冥王星めいおうせい

8 つの惑星わくせい

太陽たいようからの距離きょり順じゅん (内ない側がわから):

順じゅん名前なまえ太陽たいようからの距離きょり直径ちょっけい (地球ちきゅう=1)種類しゅるい
1水星すいせい0.390.38地球ちきゅう型がた
2金星きんせい0.720.95地球ちきゅう型がた
3地球ちきゅう1.001.00地球ちきゅう型がた
4火星かせい1.520.53地球ちきゅう型がた
5木星もくせい5.2011.21木星もくせい型がた
6土星どせい9.559.45木星もくせい型がた
7天王星てんおうせい19.224.01木星もくせい型がた
8海王星かいおうせい30.113.88木星もくせい型がた

(距離きょりは地球ちきゅう = 1 とした比率ひりつ。 1 = 約やく 1 億おく 5000 万まん km)

覚おぼえ方かたの例れい: 「すい・きん・ち・か・もく・ど・てん・かい」 (水すい・金かね・地ち・火ひ・木き・土ど・天たかし・海うみ)

地球ちきゅう型がた惑星わくせいと木星もくせい型がた惑星わくせい

8 つの惑星わくせいは、 大おおきさや成分せいぶんで 2 グループに分わけられます。

項目こうもく地球型惑星ちきゅうがたわくせい (水すい・金かね・地ち・火ひ)木星型惑星もくせいがたわくせい (木き・土ど・天たかし・海うみ)
大おおきさ小ちいさい大おおきい
質量しつりょう軽かるい重おもい
平均へいきん密度みつど大おおきい (約やく 5 g/cm³)小ちいさい (約やく 1 g/cm³)
主おもな成分せいぶん岩石がんせき・金属きんぞく水素すいそ・ヘリウムのガス
衛星えいせいの数かず0〜2 個こ多数たすう (土星どせい: 100 個こ以上いじょう)
環たまき (リング)なしあり (とくに土星どせいは大おおきい)
自転じてん速度そくどおそい速はやい

各かく惑星わくせいの特とく徴ちょう

惑星わくせい特とく徴ちょう
水星すいせい大気たいきがなく、 昼ひる約やく 430 ℃、 夜よる約やく −180 ℃
金星きんせい二酸化炭素にさんかたんその厚あつい大気たいき、 表面ひょうめん約やく 460 ℃。 「明あけの明星みょうじょう・宵よい (よい) の明星みょうじょう」
地球ちきゅう液体えきたいの水みず、 大気たいき (窒素ちっそ・酸素さんそ)、 生命せいめいが存在そんざい
火星かせい赤あかい (酸化さんか鉄てつ)、 大気たいきはうすい、 季節きせつがある、 探査たんさ機きが多数たすう
木星もくせい太陽系たいようけい最大さいだい、 大だい赤あか斑むらという巨大きょだいなうずまき
土星どせい美うつくしい環たまき、 衛星えいせいタイタンに大気たいき
天王星てんおうせい横倒よこだおしに自転じてん、 青あおっぽい (メタン)
海王星かいおうせい青あお、 強つよい風かぜ (秒速びょうそく数すう百ひゃく m)

大事だいじ: 2006 年ねんに国際こくさい天文学てんもんがく連合れんごうが 「惑星わくせい」 の定義ていぎを明確めいかく化かし、 冥王星めいおうせいは 「準じゅん惑星わくせい」 (わくせいに入はいらない小ちいさな天体てんたい) に分類ぶんるいされました。 だから現在げんざいの太陽系たいようけいは 8 惑星わくせい です。

3. 惑星わくせいの動うごき — 内うち惑星わくせいと外そと惑星わくせい

内うち惑星わくせいと外そと惑星わくせい

地球ちきゅうの公転こうてん軌道きどうより内側うちがわをまわる惑星わくせい (水星すいせい・金星きんせい) を 内惑星ないわくせい、 外側そとがわをまわる惑星わくせい (火星かせい・木星もくせい・土星どせい・天王星てんおうせい・海王星かいおうせい) を 外惑星がいわくせい といいます。

金星きんせいが 「明あけの明星みょうじょう」 と呼よばれる理由りゆう

金星きんせいは内うち惑星わくせいなので、 地球ちきゅうから見みると太陽たいようのそばを行おこなったり来きたりするように見みえます。

時間じかん帯たい見みえる方角ほうがく呼よび名な
日ひの出で前まえ東ひがしの空そら明あけの明星みょうじょう
日ひの入いり後ご西にしの空そら宵よいの明星みょうじょう

また、 金星きんせいは月つきと同おなじように 満ち欠けみちかけ します。 さらに、 地球ちきゅうとの距離きょりが大おおきく変かわるので、 見みかけの大おおきさも変化へんか します。

金星きんせいと地球ちきゅうの位置いち関係かんけい見みえ方かた
太陽たいようの反対はんたい側がわ (遠とおい)小ちいさく、 ほぼ円えん
太陽たいようと地球ちきゅうの間ま (近ちかい)大おおきく、 細ほそい三さん日にち月形つきがた

ポイント: ガリレオは 1610 年ねん、 自作じさくの望遠鏡ぼうえんきょうで金星きんせいの満ち欠けみちかけを観察かんさつし、 「太陽たいようが中心ちゅうしん」 (= 地動説ちどうせつ) の強つよい証拠しょうことしました。

4. 恒星こうせい — 太陽たいよう以外いがいの星ほし

恒星こうせいとは

恒星こうせいとは、 自分じぶんで光ひかりと熱ねつを出だしている星ほしです。 太陽たいようも恒星こうせいの 1 つ。 夜空よぞらに見みえる星ほしのほとんどは恒星こうせいです。

恒星こうせいはそれぞれ大おおきさ・温度おんど・色いろがちがいます。

色いろ表面ひょうめん温度おんど例れい
青あお白色はくしょく約やく 12000 ℃ 以上いじょうリゲル、 スピカ
白色はくしょく約やく 7500 ℃シリウス、 ベガ
黄色きいろ約やく 6000 ℃太陽たいよう
橙だいだい (だいだい) 色いろ約やく 4500 ℃アルデバラン
赤色あかいろ約やく 3000 ℃ベテルギウス、 アンタレス

覚おぼえ方かた: 色いろは温度おんどの 「青あお → 赤あか」 で高温こうおん → 低温ていおんです。 ガスバーナーの炎ほのおと同おなじで、 青あおいほうが熱あついです。

光年こうねんという距離きょりの単位たんい

恒星こうせいは太陽たいようよりもはるかに遠とおくにあります。 km では数字すうじが大おおきくなりすぎるので、 光年こうねん という単位たんいを使つかいます。

光年こうねん: 光ひかりが 1 年間ねんかんに進すすむ距離きょり。 約やく 9 兆ちょう 4600 億おく km。

天体てんたい地球ちきゅうからの距離きょり
月つき約やく 1.3 光ひかり秒びょう
太陽たいよう約やく 8 光ひかり分ぶん
海王星かいおうせい約やく 4 光ひかり時じ
プロキシマ・ケンタウリ (太陽たいように一番いちばん近ちかい恒星こうせい)約やく 4.2 光年こうねん
シリウス約やく 8.6 光年こうねん
ベガ約やく 25 光年こうねん
北極星ほっきょくせい約やく 430 光年こうねん
銀河系ぎんがけいの中心ちゅうしん約やく 2 万まん 6000 光年こうねん

大事だいじ: 「夜空よぞらの星ほしを見みる」 = 「過去かこの光ひかりを見みている」。 たとえば北極星ほっきょくせいの光ひかりは 430 年ねん前まえに出でたもの。 私わたしたちは戦国せんごく時代じだいの北極星ほっきょくせいを今いま見みているのです。

5. 銀河系ぎんがけいとさらなる宇宙うちゅう

天の川銀河の俯瞰想像図
天の川銀河あまのがわぎんが (銀河系ぎんがけい) の想そう像ぞう図ず — 太たい陽よう系けいが含ふくまれる渦巻まき状じょうの銀ぎん河が。 直ちょっ径けいは約やく 10 万まん光こう年ねん、 約やく 2000 億おく個この恒星こうせいが集あつまる。 太たい陽ようは中心ちゅうしんから約やく 2.6 万まん光こう年ねんの位い置ち。

銀河系ぎんがけい (天あまの川がわ銀河ぎんが) とは

太陽たいようを含ふくむ約やく 2000 億おく個この恒星こうせいの集団しゅうだんを 銀河系ぎんがけい (= 天の川銀河あまのがわぎんが) といいます。

項目こうもく値あたい
形かたち円盤えんばん状じょう (中心ちゅうしんがふくらんだ渦うず)
直径ちょっけい約やく 10 万まん光年こうねん
厚あつさ (中心ちゅうしん)約やく 1.5 万まん光年こうねん
恒星こうせいの数かず約やく 2000 億おく個こ
太陽たいようの位置いち中心ちゅうしんから約やく 2 万まん 6000 光年こうねん

夜空よぞらに見みえる 天あまの川がわ は、 この円盤えんばんを内側うちがわから横向よこむきに見みている姿すがたです。 だから 「川かわのよう」 に見みえるのです。

宇宙うちゅうの広ひろがり

銀河系ぎんがけいと同おなじような銀河ぎんがが、 宇宙うちゅうには 数すう千せん億おく個こ以上いじょう あると考えかんがえられています。 そして、 銀河ぎんがは 群むれをつくり、 さらに 超ちょう銀河ぎんが団だん をつくり、 全体ぜんたいとして巨大きょだいな構造こうぞう (宇宙うちゅうの大だい規模きぼ構造こうぞう) をつくっています。

スケール名前なまえ直径ちょっけい
星ほしのまわり太陽系たいようけい約やく 100 億おく km
星ほしの集団しゅうだん銀河系ぎんがけい約やく 10 万まん光年こうねん
銀河ぎんがの集団しゅうだん局きょく部ぶ銀河ぎんが群ぐん約やく 1000 万まん光年こうねん
宇宙うちゅうの観測かんそく限界げんかい観測かんそく可能かのうな宇宙うちゅう約やく 930 億おく光年こうねん

考えかんがえてみよう: 「光ひかりで 930 億おく年ねんかかる距離きょり」 とは、 想像そうぞうをこえる大おおきさです。 それでも 「地球ちきゅうは宇宙うちゅうの中なかでたった 1 つ」 という視点してんをもつことで、 環境かんきょう問題もんだいや平和へいわについての見方みかたも変かわってきます。

6. 安全あんぜんに観察かんさつするために

太陽たいようを直接ちょくせつ見みない

場面ばめん危き険けん
太陽たいようを肉眼にくがんで直接ちょくせつ見みる網膜もうまくが焼やけて視力しりょくを失うしなう
望遠鏡ぼうえんきょう・双眼そうがん鏡きょうで直接ちょくせつのぞくわずかな時間じかんで失明しつめいする

安全あんぜんな太陽たいよう観察かんさつの方法ほうほう

方法ほうほう説明せつめい
太陽たいよう投影とうえい板ばん望遠鏡ぼうえんきょうの接眼せつがんレンズから紙かみに投影とうえいして観察かんさつ
太陽たいよう観察かんさつ専用せんようフィルター99.999 % 以上いじょうの光ひかりをカットする専用せんよう品ひんを必かならず使用しよう
日食にっしょくグラスJIS 規格きかくの日食にっしょく専用せんようグラス。 サングラス・黒くろい下したじき・色いろセロハンは絶対ぜったいダメ

望遠鏡ぼうえんきょうの取扱とりあつかい

注意ちゅうい説明せつめい
レンズに触ふれない指紋しもんや油あぶらで像ぞうがぼやける
直射ちょくしゃ日光にっこうをそのまま入いれない焦点しょうてんで紙かみが燃もえる、 接眼せつがんレンズがこげる
倒たおさない高価こうかでこわれやすい
暗くらい場所ばしょでの移動いどう三脚さんきゃくにつまずかない、 段差だんさに注意ちゅうい

夜間やかん観察かんさつのマナー

  • 街灯がいとうの少すくない場所ばしょを選えらぶが、 1 人ひとでは行いかない (大人おとなと一緒いっしょ)
  • 懐中かいちゅう電灯でんとうは赤あかセロハンをかぶせる (暗くら順応じゅんのうをこわさない)
  • 寒さむさ対策たいさく (手袋てぶくろ・上着うわぎ)、 虫むし対策たいさく

7. ふりかえり

  • [ ]太陽たいようの表面ひょうめん温度おんど (約やく 6000 ℃) と主成分しゅせいぶん (水素すいそ・ヘリウム) を言いえる
  • [ ]黒点こくてんが動うごくことから太陽たいようの自転じてんがわかる理由りゆうを説明せつめいできる
  • [ ]太陽系たいようけいの 8 惑星わくせいを順番じゅんばんに言いえる
  • [ ]地球ちきゅう型がた惑星わくせいと木星もくせい型がた惑星わくせいのちがいを 4 つ以上いじょうあげられる
  • [ ]金星きんせいが満ち欠けみちかけする理由りゆうを説明せつめいできる
  • [ ]光年こうねんが 「光ひかりが 1 年ねんで進すすむ距離きょり」 であることを知しっている
  • [ ]銀河系ぎんがけいの大おおきさ (約やく 10 万まん光年こうねん) と太陽たいようの位置いちを言いえる
  • [ ]太陽たいようを安全あんぜんに観察かんさつする方法ほうほうを 1 つ以上いじょうあげられる

次じの章しょうへ: 太陽系たいようけいと宇宙うちゅうの全体ぜんたい像ぞうを学まなんだので、 次つぎは私わたしたちに一番いちばん身近みぢかな天体てんたい — 月つき に注目ちゅうもくします。 月つきが満ち欠けみちかけする理由りゆう、 そして日食にっしょく・月食げっしょくのしくみを学まなびます。

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