東北大学・飛翔型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業)

科学者の卵養成講座 飛翔型

東北大学・飛翔型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業)

科学者の卵たちが見つけたちょこっとサイエンスをご紹介します。

最新の投稿一覧

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科学者の卵養成講座事務局 下山せいら

2018年03月 30日 08時24分(宮城県東北大学)

フキノトウが生えていました。海外研修に行っている間に、食べごろを逃しました。

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仙台市立仙台青陵中等教育学校 辻 一志

2018年03月 06日 20時59分(宮城県)

みなさん、お元気ですか。
仙台市立仙台青陵中等教育学校5年、辻一志です。
私は卓球が大好きでそのため部活ももちろん卓球部なのですが、卓球をやっていると卓球にも色々な科学があると感じます。



どのように打てば強い上回転、下回転、横回転…がかけられるのか、バウンドしたら曲がる横回転と曲がらない横回転がある(ように思える)がその違いは何か、ラケットには安定してかつよく跳ねるスイートスポットがあるがそれはなぜか、またその広さの違いは何か、適切なフォームは、ラケットを持っていない方の手であるフリーハンドが与える影響及び適切な使い方は何か、サーブのトスが高いほど強い回転がかけられるというがそれはなぜか…。挙げるときりがないのですが、他にもたくさんの科学的な疑問を私は卓球に対して抱えています。



この多くは解析力学の手法で解決できるのではないでしょうか。卓球以外にも様々なものにこのような科学があるでしょう。
例えば私の学校の先輩の研究論文の一つに陸上の、おそらく短距離での適切なフォームに関する解析力学的な研究がありました。解析力学を活かせるのは何もスポーツだけでないでしょう。まちかどサイエンスで取り上げた逆立ちゴマも解析力学からアプローチができますし、歩くなどといった日常の基本動作も解析力学からアプローチができるのではないでしょうか。



なぜそのような運動をするのか、そこから発展し、より良い動きをするためにはどうしたら良いのかもわかるこの解析力学の魅力にただいま惹かれております。メインの研究分野にはしないとは思いますが自分が学んでおきたいと思う研究分野の一つだと実感しています。



それでは。

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科学者の卵養成講座事務局 下山せいら

2018年03月 01日 14時09分(宮城県東北大学)

午前中は大雨でしたが、午後になり虹が出ました。3月10日の発表会、うまくいきそう!

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仙台市立仙台青陵中等教育学校 辻 一志

2018年02月 13日 04時28分(宮城県)

みなさん、こんにちは。
仙台市立仙台青陵中等教育学校5年、辻一志です。



先日、川添先生の研究室に訪問した際に、面白いものを見せていただきました。それはこの「逆立ちゴマ」です。
このこまは回っている最中に上下がひっくり返ります。さらに、このこまは上下がひっくり返っても回転の向きが変わらないのです。
普通、右回転をしているものの上下をひっくり返したら左回転に、左回転をしているものは右回転に回転の向きが変わりますが、このこまは右回転をさせて上下がひっくり返っても右回転を続けているのです。(画像ではほとんど伝わりませんね…。)
さて、なぜこのような運動をするのでしょうか。
解析力学の世界ですね。



それでは。

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仙台市立仙台青陵中等教育学校 辻 一志

2018年02月 07日 07時11分(宮城県)

みなさん、こんにちは。
仙台市立仙台青陵中等教育学校5年、辻一志です。



先日の科学者の卵(http://www.ige.tohoku.ac.jp/mirai/activity_h29/2018/01/31212108.php)で行われた地球温暖化の討論会がありましたが、その際の代表の班の1つの「宇宙ゴミを溶かしてエアロゾルにし層をつくる」という温暖化に対する改善策に興味を持つと同時にいくつか疑問に思ったため、復習がてらに疑問を整理してみました。



まずは用語を整理し直しましょう。
宇宙ゴミ、所謂スペースデブリは軌道上にある不要な人工物で、高度700km〜1000kmに一番混雑しています。また、エアロゾル(エーロゾルとも)は分散媒が気体(エアロ)のコロイド(ゾル)です。例えば、分散質が固体なら煙、液体なら霧などがあります。



では、疑問を挙げていきましょう。
まず、スペースデブリを溶かすなどということは可能なのでしょうか。これは不可能ではないでしょうが、膨大なエネルギーを必要とするため実用的ではないと考えます。現在、スペースデブリ除去のための有力な改善策の1つとして挙げられているのは、デブリにレーザーを照射してその際にプラズマが噴き出す力を反作用にしてデブリの速度を落とし、大気圏に再突入させるという方法です。溶かす、と言ってもごく部分的なことで、デブリのほとんどは大気圏再突入によって破壊されるのです。



また、なぜエアロゾルが地球温暖化対策になるのでしょう。それは、代表の方が仰っていたようにエアロゾルに冷却効果があるからなのですが、では、なぜエアロゾルには冷却効果があるのでしょう。それは、エアロゾルには太陽放射を反射する効果があり、地表面に到達する太陽光の量が減るからです。
しかし、全てのエアロゾルに反射効果があるわけではなく、スペースデブリの主成分であろう金属のエアロゾルに反射効果があるのかはわかりませんでした。そもそも、金属エアロゾルは一般に有機エアロゾルや硫酸塩エアロゾルを主成分として存在するのですが、金属のみでエアロゾルを形成できるのかという疑問も残りました。



そして、一番重要なことでありますが、スペースデブリ由来のエアロゾルははたして形成できるのでしょうか。
エアロゾルは空気を分散媒とするため、一定量の空気が必要、すなわち生成限界高度があるでしょう。例えば、最も高いところにできる雲は夜光雲と呼ばれ、高度80〜85kmで発生します。(参考までにオゾン層は高度10〜50km)
また、人工衛星の場合大気圏再突入を行うと高度80km急速に破壊が始まるのですが、そこから地上に到達するまでの間にデブリはエアロゾルを形成できるのでしょうか。一般にコロイド粒子の大きさは直径10^(-9)〜10^(-6)m (1〜10^3nm)。また、大気圏再突入し燃え尽きた物質で地上に落下したものは流星塵といい、大きさは数μm。
さて、デブリが大気圏再突入した後、コロイド粒子の大きさになる割合の方が多いのか、それとも流星塵の大きさになる割合の方が多いのか。もし流星塵の大きさになる割合の方がはるかに多いならば、数十万とあるデブリ全てを大気圏再突入させたとしても、層になるほどのエアロゾルを形成できるかは怪しいです。



「宇宙ゴミを溶かしてエアロゾルにし層をつくる。」
地球温暖化とスペースデブリの問題をエアロゾルでつなげるという発想と着眼点は素晴らしいものでしたが、多くの疑問が残る改善策だな、と思いました。



それでは。



参考:
スペースデブリについてよくある質問(JAXA)(http://www.kenkai.jaxa.jp/research_fy27/mitou/mit-faq.html)
高強度レーザーによるスペースデブリ除去技術(理化学研究所)(http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150421_2/)
エアロゾルについて(環境・応用気象研究部 第四研究室(http://www.mri-jma.go.jp/Dep/ap/ap4lab/aerosol/index.html#def_aero)
大気圏再突入(Wikipedia)(https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%B0%97%E5%9C%8F%E5%86%8D%E7%AA%81%E5%85%A5)

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