中学校で再現・継続可能な天体観測の開発と実践 ～流星自動観測システムの構築～

• 研究課題/領域番号: 20H00910
• 研究種目: 奨励研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 2130:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 宮城県古川黎明高等学校
• 研究代表者: 齋藤 弘一郎 宮城県古川黎明高等学校, 教諭
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 –
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 450千円 (直接経費: 450千円); 2020年度: 450千円 (直接経費: 450千円)
• キーワード: 電波観測 / 流星 / アンテナ / HRO / VOR-RO / 学校教育 / 科学 / 科学部 / 中学校

研究開始時の研究の概要

本研究では, 特に天文を題材とした研究活動に様々な制約がある中学校の部活動として, 再現可能な天体観測の手法について実践し検証する。天候等の影響に加え, 観測が夜間に限定されるため安全確保も課題となることから, 電波を用いた流星の観測を中心とし, 一般的な手法として行われているHROに加え, VORを使った観測を比較検討する。実践により, 学校教育の枠組み内で行う研究活動の1つとして継続が可能であれば, 他の学校現場における再現性が認められる。
さらに, 現在, 首都圏を中心に全国各地でCOVID19による休校が続いている。以上の実践に加え, 生徒が在宅で観測データを解析し, オンラインによって教師が支援するなど, インターネットを活用した新しい形での生徒の研究活動のあり方を模索する。

研究成果の概要

中学生が電波を用いて流星の出現を検知・観測し，その成果や課題，再現性を検証した．八木アンテナを設置，受信した電気信号を音声に変換，ノートＰＣに入力，音声信号を可視化し10分ごとに画像データを生成，インターネットを経由し，別の端末から画像を取得，流星の発生を読み取る．新型ウィルスによる一斉休校により，学校が６月からとなったことで計画の変更を余儀なくされたが，2020年のペルセウス群で，極大日付近で流星の検知数が増加する傾向が見られた．これらの結果をまとめ，生徒が初のオンライン発表が採用された2020JpGUセッションで成果を発表し，日本学生科学賞県審査中学生の部で最優秀賞を受賞した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アンテナ，電波受信機，ＰＣなど，市販の機器を組み合わせることで，学校現場で昼夜を問わず流星の検出が可能な観測システムを運用した。一般的な福井県立大学から発信される53.755MHzの電波を用いる方法では，発信局からの距離が大きすぎる場合や，発信局側が開けていない場所で観測できない。この対策として，全国各地の空港で発信されてる航空機管制用の電波（ＶＯＲ）による観測を試みた。結果として，ほぼ同様の観測が可能であったことから，観測地から適当な距離，方角の空港の電波を用いることで再現性が高まると考える。