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宇宙の実験教室

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惑星の中を覗いてみよう

惑星の内部構造と構成物質を考えて大きさ比べをするために粘土で地球と木星を製作するするモデル実験です。
ねらい

地球や木星などの惑星の中はどのようになっているのでしょう。

惑星の大きさと構成している物には関係があるのでしょうか.。
地球と木星は大きさも、それらを作っている物質も異なります。地球は岩石と鉄の固まりからなる小さな惑星です。木星は、中心に鉄や岩石や氷の固まりがありますが、その周りを水素やヘリウムがたくさん覆っている大きな惑星です。
地球と木星の10億分の1の惑星モデルを粘土で作って内部構造を比べてみましょう。

実験方法

用意するもの

粘土(小麦粉粘土、油粘土、紙粘土など)、定規、透明プラスティックシート(透明下敷きなど)

大きさ比べをしよう

惑星の大きさと各惑星の層の厚さを10億分の1にしてみましょう。

  大きさ (赤道直径) [km] 10億分の1モデルの半球
大きさ[cm] 体積[cm3]
地球全体 13,000 1.3 0.5
地球の鉄の核 7,000 0.7 0.1
木星全体 150,000 15 850
木星の核(鉄・岩石・氷) 25,000 2.5 4

粘土の惑星モデルをつくる

上の大きさ比べを参考にして、木星の水素・ヘリウム層、木星の核層(岩石・鉄・氷)、地球の核(鉄)と地球のマントル(岩石)の各層の10億分の1モデルの半球分の体積の粘土を用意します。体積を比較してみましょう。
層単位に粘土の色を変えると、それぞれの層がわかりやすくなります。
プラスティックシートの上に、各惑星の核の層を半球状にして丸め、その周りを他の層で覆います。
地球は、鉄の核の粘土の周りに、岩石の粘土を覆って半球状にしましょう。
木星は、岩石核の粘土の周りに、平らにのばした水素ヘリウム層の粘土を少しずつ重ねていき、半球状にしましょう。
透明プラスティックシートの下からどのような内部構造になっているかを観察してみましょう。

 

実験結果

実験結果

透明プラスティックシートの下からどのような、内部構造になっているか観察してみましょう。

大きさ比べをしよう

地球のマントル層の岩石は、鉄の層の核に比べて約8倍の体積がありますが、球体で観察すると、中心に鉄が固まっているために約半分の大きさのように見えますね。木星に至っては、ほとんどが水素とヘリウムですね。

考えよう

考えよう

木星の核よりも地球は小さいことがわかりますね。木星は巨大なガスの固まりです。木星の組成は、太陽の組成にも似ています。木星は太陽になり損ねた天体でもあるのです。

 
sorry,this article is japanese only.