中学・高校生の皆さんへ　作成途中

太陽から受ける光や熱のエネルギー（＊１）によって、地球では、生物が繁栄しています。
また、雨や風などの気象、春夏秋冬の気候、海や川の働きなどの現象も太陽のエネルギーで起こります。
私たちの日常生活でも、太陽エネルギーを電気エネルギーに換える太陽電池や
太陽エネルギーを熱エネルギーに換える太陽温水器などが使われます。

太陽のエネルギー源について調べてみよう。
太陽が放出しているぼう大なエネルギーは温度が１６００万度（K　＊２）の中心部で発生すると考えられています。高温のため原子は電子を失って、原子核のみになっています。
太陽の中心部では４個の水素原子核が融合して、１個のヘリウム原子核になる核融合反応が行われています。（＊３）
　　
４個の水素原子核　H　→　１個のヘリウム原子核He　＋　２個の陽電子e　＋　エネルギー　＋　ニュートリノ
　　　　４個の水素の原子量　１．００８　X　４　＝　４．０３２　　１個のヘリウムの原子量　４．００３　
　陽電子の質量は原子量に比較して小さいので無視できるから、
　　　　　４．０３２　−　４．００３　＝　０．０２９
このように核融合反応が行なわれると原子量が少なくなり、物質がエネルギーに換わり大きなエネルギーが発生します。
減少した質量ｍ[kg]と発生するエネルギーE[J] との関係はアインシュタインによると、
　　　　　　　　　　　　　　　E 　＝ｍ・ｃ²
が成り立つとした。　ｃ[m/s]は光の速度です。

計算は省略しますが、１年間に太陽が放出するエネルギーから、使われる水素を計算し、太陽全体の水素を求めると、太陽の寿命を計算できます。少なく見積もられていますが、１００億年になります。太陽エネルギーが無くなる心配はまったくありませんね。

＊１
力を加えて動かしたり、何かをする能力をエネルギーと言います。
力学的エネルギー、電気的エネルギー、光のエネルギー、熱エネルギー、化学的エネルギー、原子核エネルギーなどがあります。
いろいろな形のエネルギーはたがいに移り変わることができます。
太陽のエネルギーは原子核エネルギーを光のエネルギーや熱エネルギーに変えたものです。

＊２
Kは絶対温度　　T（K）　=　ｔ（℃）＋２７３

＊３
核融合反応説明図の左から右へ見て行きます。

太陽の中心部で起こる核融合反応説明図

�@水素の原子核が核融合して重水素になります。このとき陽電子（プラスの電気を持った電子）とニュートリノという素粒子を放出します。
陽電子は電子と衝突するとγ線のエネルギーになります。

ニュートリノは質量が０に近いほど小さく、まれに電子など他の粒子と衝突するとわずかな光（チェレンコフ光）を出します。
岐阜県神岡鉱山の地下１０００ｍにある、スーパーカミオカンデでは太陽や超新星からのニュートリノを観測しています。
チェレンコフ光を高感度の光センサーで捕えるのです。
ノーベル賞を受賞した小柴昌俊博士は超新星からのニュートリノを捕えました。

�A重水素へ水素の原子核が核融合してヘリウムの同位元素（陽子２と中性子１）になります。このときエネルギーのγ線を放出します。

�Bヘリウムの同位元素２個が核融合してヘリウム１個ができます。このとき水素の原子核を２個放出します。

�C図の核融合反応で水素の原子核を６個使いましたが、最後に水素の原子核が２個放出されました。

　４個の水素原子核が融合して、１個のヘリウム原子核になる核融合反応が行われたことになります。

太陽の中心部でつくられたγ（ガンマ）線は周囲のガス体に吸収され、いろいろな波長の電磁波（電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線）となって宇宙空間へ放射されます。

Q1.次の項目は何のエネルギーを何のエネルギーに変換する物ですか。
�@ソーラーハウス　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換
�Aモーター　　　　　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換
�B植物の光合成　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換
�CSL　　　　　　　　　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換
�D乾電池　　　　　　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換
�E太陽温水器　　　　（　　　　　　　　　　　）を（　　　　　　　　　）に変換

Q2　太陽エネルギーが無くなった時、地球はどうなるか。想像してみてください。