木星とカルマン渦

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

木星の観察は雨のため中止になりました．
まず地元の天体望遠鏡で観測された木星の天体写真を紹介．木星の波打つような縞模様に注目．次に，NASAが探査衛星から観察した木星の近接撮影を見て，渦に注目．この同じような渦がひまわりやランドサットの人工衛星から撮影された地球の雲の様子にも見られることをみんなで確認．冬型の気圧配置の雲の様子．済州島や屋久島の後方に，特徴的な渦を発見．２列に互い違いに並んだ渦がある．これをカルマン渦と言う．さらに，流れの静かな川面にも見られることを注目．つまり，スケールの異なる様々な場面で同じような渦：カルマン渦が生じていることを知る．カルマン渦について簡単に説明．渦間隔aと渦の列幅bとの比が0.2608となることをカルマンが発見したことを説明し，さっき見た，冬型の気圧配置の雲や木星に見られるカルマン渦についてb/aを計測して，おおよそ，確かに同じような値になっていることを確認．
　次にカルマン渦を実際に作って楽しむ実験を行った．
　実験１：底の平たい大きめの容器に水を張り，この上に，マーブリングに使用する絵の具や墨汁を一滴垂らして，鉛筆やのりのスティックなど様々の直径の棒を垂直に立てて一定のスピードで動かすとその後方にカルマン渦が生じることを実験して楽しむ．これを画用紙に写し取った．
　実験２：ドライアイス約１kgを割って，熱湯を入れて，黒い表面の実験机の上でドライアイスから出てくる白い煙（ドライアイスが空気を冷やして空気中の水分が凍ったもの）の流れをつくり，指などを白い煙の上流に向かって動かすと，その後方にカルマン渦が生じることを体験して楽しんだ．
　これらのあと，旗が風ではためいたり，電線が強い風で鳴ったりするのものカルマン渦が後方に出来ているからという話を織り交ぜながら，身の回りに不思議な渦があるかも，身の回りの不思議をしらべよう，ということで終了．
なお，これに先立ち，重力波が実験的に確認されたニュースに対応して，波，電波，重力波の学習と実験を行った．波の実験では，割り箸と輪ゴム，セロテープを使って波を作って体験．次にコヒーラを作って，電波の実験．電波は金属で遮蔽されることを実験．最後に，重力波の発見の解説．これまで電波や光で観測できなかった宇宙のはじめなどを重力波で観測できるかもと結んだ．

活動の留意点・安全対策

アルミホイールで手を切らないように．電池がショートにならないように．ドライアイスを触らないように．背の低い子に向かって二酸化炭素が大量に流れていかないように．マーブリング絵の具や墨汁が服に付かないように．換気もすること．

活動使用教材

活動アイディア＆材料集めの情報・ヒント

参加者からの主な感想

・カルマンうずを，実際に見る事ができて，とてもみ力的だった．　木星のうずが，今ここで見る事ができ，近くに宇宙がみれている気がした．
・カルマンうずをしらなかったけど，今日しってびっくりした．[カルマン渦の絵が描かれている]
・ドライアイスで，雲みたいなのを作るのが楽しかった．[ドライアイスから煙がでている絵が描かれている]
・ドライアイスのけむりがつめたかったです．アルミホイルのちっちゃな玉をつくるのがむずかしかったです．　[コヒーラの絵とドライアイスから煙が出ている絵が描かれている]

活動に関する反省点・改善点

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