【S-Academy】月面レゴリスとクレーター形成探究プログラム

活動の目的・ねらい

子どもたちが理科や科学に触れ親しむ体験を通じて、科学への理解や興味関心を深めるとともに、科学的に考えて探究する力を育むことを目的とします。月の表面の砂（レゴリス）を身近な材料で再現し、隕石に見立てた球体を落下させることで、クレーターの大きさや形が物体の「質量」「速度（落下高度）」「角度」によってどう変化するかを実験・観察します。

開催概要

• 対象: 小学校中学年〜中学生（異年齢グループでの活動も可）
• 所要時間: 約90分
• 実施環境: 屋内（床が汚れないようブルーシート等を使用）

必要な道具・材料（1グループ4人想定）

• 人工レゴリス材料: 小麦粉（または片栗粉、きな粉）約1kg、ココアパウダー（表面の地層用）適量
• 実験容器: 大きめのプラスチックバットや衣装ケース（深さ5cm以上、A3サイズ程度）
• 隕石（落下物）: ビー玉、スーパーボール、ゴルフボール、パチンコ玉、卓球の球など（重さや大きさが異なるもの数種類）
• 計測ツール: 定規（30cm）、分度器、デジタルはかり、巻尺
• その他: ブルーシート、新聞紙、ふるい（ココアを均一にまくため）、ピンセット（球体を取り出す用）、記録用ワークシート、筆記用具、保護メガネ・マスク

タイムスケジュールと指導手順

導入・事前学習（15分）

• 月の写真や映像を提示し、「なぜ月にデコボコ（クレーター）がたくさんあるのか」を問いかけます。
• 地球にクレーターが少ない理由（大気による燃焼、風雨による浸食）と比較し、月の環境（真空、風化しないレゴリスの存在）について解説します。

実験準備（15分）

• バットの底に小麦粉を厚さ3〜4cmほど敷き詰め、表面を平らにならします。
• その上に、ふるいを使ってココアパウダーを薄く（1〜2mm程度）均等に振りかけます。これにより、衝突時に下層の白い粉が露出し、実際のクレーターの光条（レイ）が見えやすくなります。

クレーター形成実験（40分）

グループごとに条件を変えて球体を落下させ、ワークシートに結果を記録します。

1. 質量の比較: 同じ高さ（例: 50cm）から、大きさは同じで重さが違う球（例: 鉄球とスーパーボール）を落とし、クレーターの直径と深さを測ります。
2. 高度（速度）の比較: 同じ球を、異なる高さ（30cm, 60cm, 90cm）から落とし、飛び散った粉（イジェクタ）の広がり方や直径を比較します。
3. 角度の比較: 真上から落とすだけでなく、分度器で角度を測りながら斜めに投げ入れた場合に、クレーターの形（楕円になるか、粉の飛ぶ方向）がどう変わるか観察します。指導のポイント: 球体を取り出す際は、クレーターの形を崩さないようピンセットを使い、真上から慎重に取り出すよう指導します。

考察とまとめ（20分）

• 各グループの実験結果を発表し合います。
• 「クレーターを大きくするには何が必要だったか（質量と速度）」「斜めに衝突した隕石の痕跡はどうなるか」を物理法則と結びつけて考察します。

探究活動への発展

• エネルギーの数理的探究: 高学年や中学生向けには、球体を事前にデジタルはかりで計量し、質量($m$)と落下高度($h$)から位置エネルギー($E = mgh$)を計算させます。エネルギーの大きさとクレーターの直径の比例関係をグラフ化する算数・数学的な探究へ発展させます。
• 実際の月面観測とのリンク: 「ティコ・クレーター」など、月面に実在するクレーターの放射状の筋（光条）の写真と、実験でココアパウダー上に飛び散った白い粉の模様を比較し、隕石の衝突方向や威力を推測します。

安全管理上の留意

粉が激しく舞い上がるため、事前に参加者のアレルギー（小麦など）の有無を健康調査票にて必ず把握します。必要に応じてマスクやゴーグルを着用させ、粉の吸い込みや目への侵入を防ぐ安全対策を講じてください。また、斜めに球を投げる際は、周囲の参加者に当たらないよう動線を明確に区切り、指導者・スタッフ間で危険箇所や注意事項をマニュアルとして共有します。