光速測定の歴史と天文学 「天文教育」(2008年9月号)

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全文

(1)

天文教育2008年9月号 Vol.20 No.5

光 速 測 定

歴 史

天 文 学

渡 會 兼 也

金 沢 大 学 人 間 社 会 学 域 学 校 教 育 学 類 附 属 高 等 学 校

速 測 定 方 法 高 校 物 理 波 動 紹 い 史 的 見

食 観 測 1676年 や ッ 行 差 発 見 1725年 速 見 積 実 験 1849 年

100 年 以 前 行 わ 速 測定 際

文 学 要 役 割 果 い わ 回 速 測 定 史 紹

文 学 果 役 割 や 高 校 物 理 問 題 点 い コ ン い

1.

高 校 物 理 教 科 書 確 物 理 波 動 見 い 世 界 最 初 速 測 定 あ い う 記 述 出

わ 確 地 実 験 初 速

測 定 あ 実 あ

速 値 大

前 文 学 的 観 測 後 述 大 体 わ

い 調

実 験 100年 以 前 木星 衛 星 食 使 観 測 や ッ 観 測

速 推 定 い

手 元 あ 他 出 版 社 作 い 教 科 書 調 5社 中3社 数 研 出 版 東 京 書 籍 実 教 出 版 本 文 中

観 測 い 残 2社

啓 林 館 第 一 学 習 社 表 紙 裏 年 表 載 い 本 文 中 記 述

[1] 学 校 採 択 教 科 書

速 測 定 史 的 認 識 変 わ う 可 能 性 あ

学 校 生 教 科 書 授 業 い わ い 高 校 生 教 科 書 記

述 絶 対 的 威 的 存 あ 生 徒 速 測 定 史 的 経 緯 知 科 学 的 興 味 深 点 役 立 あ う

回 授 業 用 色 々 速 測 定 史 調 文 学 非 常 要 役 割

い わ 授 業

伝 え 出 来 記 録 代 わ 備 忘 録 い う 方 い 気

文 章 書

速 測 定 言 原 理 単 純 あ 距 離 進 時 間 測 あ い 昔 方 法 独 立 方 法 精 度 良 測

い う 科 学 史 的 ン 潜 い

以 後 節 速 測 定 い 文 学 的 測 定 大 史 紹 後 高 校 物 理 文 学 関 連 や 挙 教 科 書 問 題 文 教 育 及 方 策 コ ン

い い

2. 光 速 測 定 歴 史

1600 年 代 速 度 無 限 大 あ

い う 一 般 常 識 い 日 常 生 活 速 度 無 限 大 考 え 矛 盾

い 多 科 学 者 信

い 例 え や 当

時 文 業 界 力 者 あ ッ ニ 速 無 限 大 あ 信 い [2][3] 無 限 大 信 理 由 暗 明

一 瞬 部 隅 々 行

渡 う 見 え や 目

(2)

ぶ ッ 目 開 瞬 間 夜 空 星 見 え 無 限 大 速

思 う 通 う

当 時 哲 学 者 数 学 者 自 然 科 学 者

影 響 力 大 無 限

大 速 度 持 述 い 彼

人 速 無 限 大 あ 言 う 多

人 信 い

当 時 常 識 反

速 限 あ 主 張 速 測 定 黎 明 期 速 限 無 限 い

う 議 論 あ

2.1 レ 光 速 測 定 1638年

一 般 最 初 速 測 定 試

言 わ い 著 書 新 科 学 対 話 中 速 測 定 方 法 い 述 い 彼 あ 場 ン 持

人 約 2km 離 あ

時 刻 来 ン 信 号 送 離 観 測 者 ン 信 号 わ 時 点 時 間 計 速 計 算 う 1

方 法 当 然 失 敗 原 理 的 い 方 法 問 題 時 間 計 人 間

い う 点 あ

A B

図 1 遠 く 離 た 2 地 点 ン を 使 っ

光 往 復 時 間 を 測 定 ま A

ン バ ー を 外 光 を 送 A

ン 暗 く っ た らB ン バ ー を

外 B ン 明 く ま 時 間

A

実 際 実 験 実 施 本 人

ン 科 学 言 わ

い [2]

2.2 レ ー マ ー 食 観 測 1676年

ン 文 学 者

1644~1710 発 見 木 星

衛 星 食 起 時 刻 約 22 時 間 差 あ 気 付 い

図 2 レ ー マ ー 論 文 載 っ い ス

レ ー マ ー 地 球 木 星 向 っ 動 く

F らG 地 球 木 星 ら 遠

L らK 軌 道 間 隔 を 比 較

最 大22分 あ こ を 示 た[4]

時 間 差 地 球 軌 遈 直 HE間 時 間 相 当

考 え 現 象 う 明 論 文 中 指 摘 1676 年 [2][4]

(3)

天文教育2008年9月号 Vol.20 No.5

限 あ 指 摘 実 際 速 見 積 い い[5]

ゆ え 実 際 当 時 地 球 陽 間 距 離 用 い 速 見 積

c=214300km/s

[10] 値 当 時 地 球 陽 間

距 離 や 時 間 測 定 誤 差 あ 関 わ い 驚 異 的 あ

当 時 人 々 速

想 像 い い 速 当

時 人 々 速 度 無 限 大 あ い う 主 張 相 当 解 釈 人 多 い 当 時 影 響 力 あ 文 学 者 ッ ニ 彼 結 果 認

当 時 あ 信 用

2.3 ッ レ ー 光 行 差 1725年

ッ 1693~1762 方 法 独 立 方 法 速 測 定 1725 年 彼 地 球 公 転 移動

地 球 静 い 場 見 え 位 置 比 実 際 見 え 星 位 置

い わ ゆ 行 差 利 用 速 求

c=299042km/s

現 値 近 い 値 あ

[11] ッ 発 見

観 測 認 速 限 あ

確 定 観 測 約

半 年 後 あ

観 測 者 移 動 方 向 対 垂 直 方 向 あ 体 考 え 体 垂 直 降 中 観 測 者 走 抜 い 体 斜

前 方 空 来 う わ 体 斜 前 方 あ う 見 え 実 際

真 空 体 あ 行 差 あ

3

図 3 光 行 差 模 式 図 地 球 公 転 運 動

た 天 体 見 け 位 置 地 球 静 止

い た 場 合 異

ッ 観 測

時 代 陽 地 球 間 距 離 定 性 改 善 公 転 速 度 精 度 決 い

現 値 近 い 出 い 思 わ

2.4 ゾ ー 実 験 1849年

歯 車 使 実 験 地

初 速 測 定 成

高 校 物 理 教 科 書

実 験 単 元 学 ぶ 際 導 入 部 必 い い い 出 彼 求 値 以 通 あ

c=315300み500km/s

物 理 実 験 あ 結 果 み500km/s 精 度 求

100年 以 い

彼 実 験 歯 車 通 抜

明 暗 識 別 確 あ

信 用 い

彼 ッ 効 果 星 視 線 速 度 決 定 指 摘 言 わ い

(4)

2.5 ー コ ー 実 験 1862年

実 験 13 年 後 ン コ 1819~1868 回 転 鏡 使う

実 験 ネ ッ 線 長 大 幅 短 精 度 良 速 測 定

c=298000み500km/s

彼 空 気 中 水 中 両 方 速 度 測 定 当 時 論 争

粒 子 波 動 検 証 実 験 あ

2.6 近 代 け 光 速 測 定

ン コ 回 転 鏡 改 良 ン 干 渉 計 発 明

精 度 速 測 定 1926年

c=299796み4km/s

検 出 ン 実 験

行 人 物 一 あ

1973 年 ン ン

速 測 定 c

f

行 い

c=299792458み1.2 m/s

い う 値 得 や 現 使 わ い 桁 数 到 遉

速 測 定 実 験 始 精 度

120年 い

う 速 測 定 非 常 長 い 史

あ わ 時 代

速 測 定 約240年 い 段 何 気 使 い 単 定 数c 値 長 年 労 力 費 や

い わ あ 感 服 私

時 々 速 値 3ェ108m 計算 省 略 申 訳 思 え

史 的 経 緯 考 え 速 測 定 値 一 度 い 拝 い い い う

3. 光 速 測 定 歴 史 教 科 書

挙 例 見 現 当 然 う 使 い 速 測 定 多 年

費 や い わ

要 速 限 無 限 い う 問 題

文 学 決 着 時

桁 決 定 い あ 後 地 実 験 い 精 度 い う 史 あ

文 学 速 測 定 史 的 非 常 要 役 割 果 い 明

あ 教 育 際 無 視

い 項 あ 私 思 う

現 高 校 物 理 教 科 書 物 理 法 則 関

明 盛 沢 山 物 魅

力 い 本 校 本 棚 あ 一 番 古 い 物 理 教 科 書 1983年 見 教 科 書 魅 力 変 わ い い 変 わ

刷 コ

増 え い あ 日 本 物 理 教 科 書 伝 統 う 魅 力

原 因 色 々 あ 思 う 一

史 的 記 述 少 い 個 人 的 思 い

初 学 者 知 識 い 人 考 え 方 少 い 史 学 ぶ

人 足 跡 科 学 的 進 方 向 示

例 え 教 科 書 ン ン 物 理 [3] 粒 子 波 動 一 連 論 争 え 当 時 社 会 的 背 2~3

割 い 話 展 開 い 観 測 い 観 測 方 法 当 時 史 的 背 記 述 あ

(5)

天文教育2008年9月号 Vol.20 No.5

い 一 一 振 返 学 習

い 教 あ 史 足 跡

辿 要 い

人 類 当 時 考 え い 一 一 間 遊 い 指 摘 科 学 的 見 方 養 う 大 あ う 科 学 史 的 背 学 ぶ 科 学 対 畏 敬 念 抱 機 会 え 効 果 あ

教 科 書 内 容 あ 変 わ い

理 由 あ う 後 本 当 理 科 好 若 者 育 成

現 代 即 内 容 や 史 的 内 容 積 極 的 盛 込 魅 力 あ 教 科 書 作 必 要

思 う 物 理 学 現 象 多 文 学

検 証 い 挙 速 測 定 話 う あ 万 引 力 法 則

法 則 使 導 い 一 般 相 対 論 空 間 文 学 観 測

検 証 ゆ え 文 学 入 話 自 然 流 あ

高 校 生 負 担 減 い う 配 慮 史 的 背 省 自 然 科 学 理 解

妨 あ

4. 高 校 物 理 天 文 普 及 を !

一 方 高 校 物 理 文 学 内 容 触 文 及 非 常 ッ あ 高 校 生 地 学 物 理 履 修 人 数 比 物 理 方 倒 的 多 い

確 比 率 わ い セ ン 試 験 験 者 数 見 物 理 験 者 地 学 比 5~6 倍 い

高 校 文 及 物 理 あ

物 理 教 科 書 文 関 係 題 扱

う 文 学 及 大 貢

献 文 関 係 偉 い

生 方 物 理 教 科 書 執 筆 積 極 的 関 わ

い い 思 う あ 教 科 書 執 筆 者 文 業 界 偉 い 生 前 入 い 教 科 書 見 文 学 や 生

専 門 あ X線 話 比 較 的 多 い い 教 科 書

体 現 象 限 あ 高 校 生 威 あ 物 理

あ 教 科 書 教 科 書 あ う い 形 及 活 動 要 考 え

5. 最 後

ン ン 言 葉 あ う 原 子 や 子 子 力 学 概 念

要 思 う 原 子 大 学 入 試 選 択 範 出 題 大 学 少 い 高 校 生 本 腰 入 勉 強 い い う 現 状 あ 科 学 史 い 様 あ 高 校 生 科 学 進 経 緯

何 知 い 科 学 法 則 学 び 大 学 入 状 況 科 学 好 人

育 い い う

回 私 一 い 発 見 史 調 際 科 学 史 学 ぶ 自 体 教 育 的 意 義 再 認 識

調 楽 時

面 い 史 的 ン 教 科 書 削 い ? 思 わ い

魅 力 あ 教 科 書 や ュ

文 学 他

要 あ 物 理 化 学 生 物 地 学

い 区 融 境 界 無

(6)

追 記

本 年 度 金 沢 大 学 再 編 附 属 学 校 前 変 わ 日 本 一 校 長 い 学 校

金 沢 大 学 人 間 社 会 学 域 学 校 教 育 学 類 附 属 高 等 学 校 長 い 書 類 空 欄

前 入 時 間

都 悪 い 数 多 出 逆

前 長 以 前 略 称 金 沢 大 学 附 属 高 等 学 校 頻 繁 使 わ う

謝 辞

文 章 査 い い 金 沢 大 学 附 属 高 等 学 校 西 恵 感 謝 い

文 献

[1] 高 等 学 校 物 理I 教 科 書 啓 林 館 数

研 出 版 実 教 出 版 東 京 書 籍 第 一 学 習 社

[2] E ッ HOSC物 理 渡

辺 雄 訳 講 談 社

[3] J. ン/M. ワ 編

ン ン 物 理 笠 耐 西 川 恭 治 覧 博 義 監 訳 ュ ン

東 京

[4] A Demonstration concerning the Motion of Light, communicated from Paris The 1676 paper on the speed of light, in English and French

[5] Romer and the Doppler Principle. Erling Poulsen

http://www.rundetaarn.dk/engelsk/obser vatorium/light.htm

[6] 理 化 学 辞 第4版 岩 波 書 店

[7] 本 市 著 物 理 精 義 風 館

[8] ビ ッ ッ 編 世 界 科 学 者

第3巻 文 学 者 原 書

[9] 矢 治 健 郎 2008 物 理 学 科 高 校 地 学

履 修 者 文 教 育 20 3 :65

[10] 値 文 献 遊 い あ 例 え

世 界 科 学 者 c=225000km/s 理 化 学 辞 c=225000km/s あ

原 著 論 文 手 入 い 確 認

困 い 存 知

教 え い

[11] 値 文 献 値 遊 う 例 え

世界科学者辞 c =

308300km/s

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参照

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