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太陽に関わる実験

太陽からは光と熱がたっぷりと届いています。大切な太陽の贈り物ですが、普段見過ごしがちになる太陽のありがたさを実感できる、さまざまな実験をしてみましょう。どれも身近にあるもので試すことが出来ますよ!

太陽の熱でお茶を飲む!

太陽炉では、鉄さえ溶かす高温を出せる太陽熱ですが、そんな大規模なものではなくても、もっと小規模なものでも充分実験できます。ミニ太陽炉を作って太陽熱のすごさを実感してみましょう。

用意するもの

・ビニール傘(安いやつとか壊れたやつで十分ですが、透明なもの)

・アルミホイル

・新聞紙

・外側を黒く塗った缶と、固定用の針金

・カッターやガムテープ、ノリなど工作用具

ミニ太陽炉の作り方

1: アルミホイルの光ってないほうに糊をつけ、新聞紙に接着します。

2: 傘の骨にそって、新聞紙付きアルミホイルを切り取ります。

3: 1と2を必要枚数繰り返しましょう。

4: 出来たアルミホイルのアルミホイル側に糊をつけて、傘の外側にぺたぺたと貼り付けていきます。

5: いらない傘なら傘の握りの部分を切断します。安い傘なら、折りたい部分で何回か折り返せば必要なところで折り取れるでしょう。これで完成。


●実際にお湯を沸かそう!

まずは、傘の柄に注目。太陽の方向をきちんと向かせるために、傘の柄から伸びる影が最も短くなるように傘を固定します。その状態で、光の焦点に当たる部分、傘本体から2〜30cm離れたところに、水を入れた缶を針金などで固定します。傘の柄に縛り付けるのが手っ取り早いでしょう。あとは、水の量や太陽光の量によって時間は変わりますが、お湯が沸いてくれるはず。

※ ミニ太陽炉のご注意!

・刃物を使用しますので、子供が作る場合には気をつけてあげてください。

・缶自体が熱くなっていますから、取り扱いには注意してください。ペンチで挟むか、最初から針金などで取っ手をつけておくといいでしょう。

・うまく行かないときは、日光量・方向・缶を固定する位置を確認しましょう。

【重要!!】光が反射して火事になる危険があるので、使用後は日光の当たらないところに置くか、カバーをかけるなどして十分に日光から保護してください。

太陽で風車を作る!

もっと小規模なもので、太陽熱を実感できる実験をもう1つ紹介してみましょう。身近にあるものだけで作れるのでお手軽です。ペットボトルで周りを囲うのは風の影響をカットするためのものなので、太陽光を通すものならコップでも何でもかまいません。その場合は中央に風車をぶら下げる工夫をしましょう。

用意するもの

・ペットボトル1本(透明で円形に近い物)

・アルミホイル 3×4cmに切ったもの4枚

・黒の油性ペン

・爪楊枝 1本

・糸 (なるべく細いもの)

・穴あけ用のキリ(など)、瞬間接着材、カッター、テープ

太陽風車を作ろう!

1: ペットボトルの中ほどを切って、二つにします。下側には何箇所か縦に切り込みを入れて、後で上部分をかぶせられるようにします。

2: アルミホイルの光沢があるほうをペンで黒く塗りつぶします。

3: アルミホイルの長いほうを縦にして、爪楊枝に+型になるように貼り付けて風車部分を作ります。このとき黒い面が一定方向に来るように注意しましょう。

4: 爪楊枝に糸をくくりつけます。

5: ペットボトルのキャップの中心に穴を開け、糸の反対側を通します。

6: そのままキャップを閉め、中ほどに風車が来るように糸の長さを調整してテープで固定します。

7: ペットボトルの下側部分に、上を合体させて完成。


●実験開始!

アルミホイルはもろいので、周りにぶつけて型崩れしないように出来るだけ日光が当たる場所に置きます。しばらく待つと、ゆっくり風車が回り始めます。うまく行かない場合は、羽根がペットボトルに当たっていないか、中心がずれていないか、羽根が曲がっていないかなどを確認しましょう。この風車の原理は黒い部分のほうは光を吸収するので熱を持ち、反対側は光を反射するので温まらないところがポイントです。空気は熱を持つと膨らむので、膨らんだ空気が次々と風車を押していくことになり、回転するのです。

※ もう一工夫しよう!

羽根の枚数や、形、色などによってどのように回転が変わるかなど、色々試してみると良いでしょう。なお、この回転力は実に弱いので、あまり重くなるような改造をしてしまうと回らなくなります。

太陽光の反射実験

太陽光は、さまざまな色調・波長の組み合わせであると紹介しました。本当なら、プリズムがあると簡単に光を分解できるのですが、ここでは身近なもので実験してみましょう。

用意するもの

・アルミホイル

・台紙(厚手の紙。ダンボールは曲げにくいので避けます)

・セロテープ

太陽光を反射させよう!

台紙にアルミホイルをテープで貼り付けたら、屋外で影になる部分に光を反射させてみましょう。色々な曲面を工夫したり、折り曲げてみたりして色々観察しましょう。一通り観察し終わったら、アルミホイルをくしゃくしゃにしてから伸ばしたものでも観察してみると乱反射という現象が起きるので面白いと思います。


●実験のポイント

「赤い物」というのは、簡単に言うと光のうち赤い色だけを反射する物のことです。同じように青く見えるものは青の反射光が多い物、透明なものというのは光を反射しない物、ということになります。普段空気中では光が反射しないために空気は透明なのです。さて、いまのアルミホイル実験では強制的に光を分散させて、色々な光を生み出しました。光がどのように入って、どのように反射すると上手に光が分解できるか、色々試してみてくださいね。

※ 虹について

大気は普段太陽光が進むのを邪魔するものが少ないので透明に見えますが、雨などによって空気中に水滴という邪魔者が増えると、上手く直進できなくなってしまいます。すると、あちこちで光が分解されてしまいます。その結果、普段は眼に見えない太陽光が目に見えてしまうのが「虹」です。なお、空気中に細かい水滴を増やせば人工的に虹がみられるのはご存知の通り。水道とホースで簡単に実験できます。

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