学校の夏休みも、早いもので明日が最終日の様子だ。
この夏の終わりの時期、子どもさんを持つご家庭では夏季課題の追い込みで必死状態ではなかろうか？
それが証拠に 「原左都子エッセイ集」にてもここのところ、娘の夏季課題を手伝ったものをエッセイとしてまとめ公開したバックナンバーの閲覧が急増している様子だ。
そこで本日はそれらの中から、冒頭表題の娘高校時代に「科学自由研究課題」として提出した、「太陽はダイヤモンドになる」vol.1 vol.2 を、以下に再掲載させていただこう。
（冒頭写真は、娘が高校生時代に学校へ提出した夏季自由研究レポート「太陽はダイヤモンドになる？！」内の図を撮影したもの。）
本エッセイ集数本前の記事にて、娘が中学生時に夏休みの自由研究レポート作成の手伝いをした事を記した。
手伝いというよりも、正確に言うと（元科学者の端くれである）サリバン母の私が単独で仕上げたものだ。（そのため著作権はこの私にあり、これをこのエッセイ集内に転載しても何ら著作権法に触れることはないだろう。 ただ娘の氏名にて提出しているため、法的にはその辺はどうなのか？？）
それでは、vol.1に於いてはその前半部分を以下に転載しよう。
Ⅰ はじめに
私は小学５年生の夏休みに、あるプラネタリウムの番組を見た。
その番組の全体の内容に関してはよく憶えていないのだが、番組の中の解説で今でも印象に残っている話がある。それは「太陽は７０億年後にダイヤモンドになると考えられている。」という話である。 夜空には実際にもう既にダイヤモンドになっている星も存在するらしい。
太陽系の中心で赤く燃え盛っている太陽が、遠い未来には本当にダイヤモンドに姿を変えるのであろうか。
信じられない話であるが、もし太陽が本当にダイヤモンドになるとしたら夢物語のようでもある。
そこで、今年の理科の自由研究ではこのテーマを取り上げて検証しながら、宇宙のロマンを楽しみたいと思う。
Ⅱ 研究の目的、仮説及び研究の方法
① 研究の目的
「太陽は遠い未来にダイヤモンドになるのか」を検証する。
② 私が考えた仮説
太陽は遠い未来にダイヤモンドになると私は思う。
おそらく、太陽とダイヤモンドの成分に元々共通点があるのではなかろうか。
そして、現在太陽は赤く燃え盛っていてどう見てもダイヤモンドの姿の想像はつかないが、年月が経つにつれて成分に変化が現れてだんだんとダイヤモンドに近づいていき、熱が冷めた後ダイヤモンドに姿を変えるのだと思う。
③研究の方法
研究は、参考文献、参考資料の検索、学習、検討を中心に進める。
まず、太陽とタイヤモンドに関する基礎知識を得る。
そして、それらの成分を比較したり、太陽のこれからの変化の様子を探っていく。
また、実際にダイヤモンドになったとされている星についても検討して、太陽と比較してみる。
そして、太陽が遠い未来にダイヤモンドになるのかの結論を導く。
Ⅲ 本論（「太陽はダイヤモンドになるのか？」の検証）
① 太陽に関する基礎知識
a. 太陽の構造
太陽の直径は、１，３９２，０００ｋｍある。これは地球を１０９個並べた大きさである。
太陽の質量は、１,９８９１ｋｇ × １０の３０乗である。これは地球の３３、３万倍ほどになる。
太陽を割ってみると中心にはコアがあり、その周りを光球と呼ばれる層が覆っている。これが地球で言う地表なのだが、すべての物質がプラズマ化していて明確に表面が定まっているわけではない。さらにその表面にコロナと呼ばれる炎のようなものが見られる。（図１、図２）
太陽の中心となるコアはものすごい気圧を持ち、その中から水素をヘリウムに変換する熱核融合を起こしている。そこから発生するエネルギーは半端な数値ではない。放出されたエネルギーはやがて電磁波へと変わり、長い年月をかけて太陽表面に到達し、そこから宇宙に放出されていく。
実際にはこのコアが太陽であり、そこから上の層は放出されたエネルギーがコアの重心に捕まって球形をしているとも言える。
コロナとは太陽の重力を振り切ってエネルギーが吹き出している層である。太陽表面は６０００度前後であるが、このコロナの最大温度は１００万度にも達する。コロナは太陽の直径の１０倍以上まで達している。これがそのまま周囲に拡散していき、密度が薄くなるが地球にも到達する。これを太陽風という。
b. 太陽の一生（太陽の誕生と未来）
星にも人間と同じように一生がある。そして、それは太陽も同様である。
宇宙がビッグバンによって生まれ数々の星が生まれたが、そのうちの星のひとつ太陽は、星の爆発により生まれた。２億年ほどかけて成長してきた太陽の卵は水素核融合を起こし、光輝くガスの塊となった。これを原始太陽と呼ぶ。
その後太陽は次々と周りのガスや元素を取り込んで現在の太陽の形になった。そして一人前の恒星となっている。太陽は今なお成長を続けており、現在はおおよそ４６億歳である。１１０億年くらいまで生きると言われているので、今はちょうど働き盛りである。この太陽の壮年期は後６０億年ほど続くと言われている。
太陽のコアでは今までに取り込んだ水素を使い果たしてしまい、核融合ができなくなり、コアは重力で収縮する一方、周りの部分は開放され巨大化していく。これは赤色巨星と呼ばれる大きさに達する。この時期になると、コアが超高温になり、その結果、水素核融合の産物であるヘリウムが燃え出し、重力が復活して太陽はまた収縮する。このヘリウムが燃え尽きていく時に炭素が生産される。
ヘリウムを１億年ほどで使い果たして、いよいよ太陽には燃やす材料が尽きてくる。そして次第に小さくなっていき、新たな核融合は行なわれず、エネルギーは生産されない。あとは太陽はゆっくりと時間をかけて冷え切っていく。
これが、太陽の最後である。今から約７６億年後のことである。
② ダイヤモンドに関する基礎知識
ダイヤモンド（金剛石）は結晶構造を持つ炭素の同素体のひとつであり、天然で最も硬い物質である。
宝石や研磨剤として利用されている。電気は通さない。
ダイヤモンドの名前は、ギリシャ語のadamas（征服できない、懐かない）に由来するという。
ダイヤモンドの母岩はキンバーライトという岩である。このキンバーライトは古い地質構造が保存されている場所にしか存在しない。
ダイヤモンドが硬い理由は炭素原子同士が作る共有結合に由来する。
世界最大のダイヤモンドの原石は３０００カラット（１カラットは０，２グラム）であるそうだ。
③ ダイヤモンドになったとされる星について
ダイヤモンドになったとされる星は、地球からおよそ５０光年のかなたのケンタウルス座で発見された。
その直径は４，０００ｋｍ、重さは１０の３４乗カラットに相当する。
この星の正体は白色矮星（わいせい）で、ダイヤモンドの構成元素である炭素で出来た核の周りに水素とヘリウムの薄い層がある。（図３）
星の振動の様子を調べることによって、内部に炭素の結晶があることがわかったらしい。
本エッセイ集数本前の記事にて、娘が中学生時に夏休みの自由研究レポート作成の手伝いをした事を記した。
手伝いというよりも、正確に言うと（元科学者の端くれである）サリバン母の私が単独で仕上げたものだ。（そのため著作権はこの私にあり、これをこのエッセイ集内に転載しても何ら著作権法に触れることはないだろう。 ただ娘の氏名にて提出しているため、法的にはその辺はどうなのか？？）
それでは、vol.1に於いてはその前半部分を以下に転載しよう。
Ⅰ はじめに
私は小学５年生の夏休みに、あるプラネタリウムの番組を見た。
その番組の全体の内容に関してはよく憶えていないのだが、番組の中の解説で今でも印象に残っている話がある。それは「太陽は７０億年後にダイヤモンドになると考えられている。」という話である。 夜空には実際にもう既にダイヤモンドになっている星も存在するらしい。
太陽系の中心で赤く燃え盛っている太陽が、遠い未来には本当にダイヤモンドに姿を変えるのであろうか。
信じられない話であるが、もし太陽が本当にダイヤモンドになるとしたら夢物語のようでもある。
そこで、今年の理科の自由研究ではこのテーマを取り上げて検証しながら、宇宙のロマンを楽しみたいと思う。
Ⅱ 研究の目的、仮説及び研究の方法
① 研究の目的
「太陽は遠い未来にダイヤモンドになるのか」を検証する。
② 私が考えた仮説
太陽は遠い未来にダイヤモンドになると私は思う。
おそらく、太陽とダイヤモンドの成分に元々共通点があるのではなかろうか。
そして、現在太陽は赤く燃え盛っていてどう見てもダイヤモンドの姿の想像はつかないが、年月が経つにつれて成分に変化が現れてだんだんとダイヤモンドに近づいていき、熱が冷めた後ダイヤモンドに姿を変えるのだと思う。
③研究の方法
研究は、参考文献、参考資料の検索、学習、検討を中心に進める。
まず、太陽とタイヤモンドに関する基礎知識を得る。
そして、それらの成分を比較したり、太陽のこれからの変化の様子を探っていく。
また、実際にダイヤモンドになったとされている星についても検討して、太陽と比較してみる。
そして、太陽が遠い未来にダイヤモンドになるのかの結論を導く。
Ⅲ 本論（「太陽はダイヤモンドになるのか？」の検証）
① 太陽に関する基礎知識
a. 太陽の構造
太陽の直径は、１，３９２，０００ｋｍある。これは地球を１０９個並べた大きさである。
太陽の質量は、１,９８９１ｋｇ × １０の３０乗である。これは地球の３３、３万倍ほどになる。
太陽を割ってみると中心にはコアがあり、その周りを光球と呼ばれる層が覆っている。これが地球で言う地表なのだが、すべての物質がプラズマ化していて明確に表面が定まっているわけではない。さらにその表面にコロナと呼ばれる炎のようなものが見られる。（図１、図２）
太陽の中心となるコアはものすごい気圧を持ち、その中から水素をヘリウムに変換する熱核融合を起こしている。そこから発生するエネルギーは半端な数値ではない。放出されたエネルギーはやがて電磁波へと変わり、長い年月をかけて太陽表面に到達し、そこから宇宙に放出されていく。
実際にはこのコアが太陽であり、そこから上の層は放出されたエネルギーがコアの重心に捕まって球形をしているとも言える。
コロナとは太陽の重力を振り切ってエネルギーが吹き出している層である。太陽表面は６０００度前後であるが、このコロナの最大温度は１００万度にも達する。コロナは太陽の直径の１０倍以上まで達している。これがそのまま周囲に拡散していき、密度が薄くなるが地球にも到達する。これを太陽風という。
b. 太陽の一生（太陽の誕生と未来）
星にも人間と同じように一生がある。そして、それは太陽も同様である。
宇宙がビッグバンによって生まれ数々の星が生まれたが、そのうちの星のひとつ太陽は、星の爆発により生まれた。２億年ほどかけて成長してきた太陽の卵は水素核融合を起こし、光輝くガスの塊となった。これを原始太陽と呼ぶ。
その後太陽は次々と周りのガスや元素を取り込んで現在の太陽の形になった。そして一人前の恒星となっている。太陽は今なお成長を続けており、現在はおおよそ４６億歳である。１１０億年くらいまで生きると言われているので、今はちょうど働き盛りである。この太陽の壮年期は後６０億年ほど続くと言われている。
太陽のコアでは今までに取り込んだ水素を使い果たしてしまい、核融合ができなくなり、コアは重力で収縮する一方、周りの部分は開放され巨大化していく。これは赤色巨星と呼ばれる大きさに達する。この時期になると、コアが超高温になり、その結果、水素核融合の産物であるヘリウムが燃え出し、重力が復活して太陽はまた収縮する。このヘリウムが燃え尽きていく時に炭素が生産される。
ヘリウムを１億年ほどで使い果たして、いよいよ太陽には燃やす材料が尽きてくる。そして次第に小さくなっていき、新たな核融合は行なわれず、エネルギーは生産されない。あとは太陽はゆっくりと時間をかけて冷え切っていく。
これが、太陽の最後である。今から約７６億年後のことである。
② ダイヤモンドに関する基礎知識
ダイヤモンド（金剛石）は結晶構造を持つ炭素の同素体のひとつであり、天然で最も硬い物質である。
宝石や研磨剤として利用されている。電気は通さない。
ダイヤモンドの名前は、ギリシャ語のadamas（征服できない、懐かない）に由来するという。
ダイヤモンドの母岩はキンバーライトという岩である。このキンバーライトは古い地質構造が保存されている場所にしか存在しない。
ダイヤモンドが硬い理由は炭素原子同士が作る共有結合に由来する。
世界最大のダイヤモンドの原石は３０００カラット（１カラットは０，２グラム）であるそうだ。
③ ダイヤモンドになったとされる星について
ダイヤモンドになったとされる星は、地球からおよそ５０光年のかなたのケンタウルス座で発見された。
その直径は４，０００ｋｍ、重さは１０の３４乗カラットに相当する。
この星の正体は白色矮星（わいせい）で、ダイヤモンドの構成元素である炭素で出来た核の周りに水素とヘリウムの薄い層がある。（図３）
星の振動の様子を調べることによって、内部に炭素の結晶があることがわかったらしい。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
サリバンとして娘の学習の手伝いをする際、いつも配慮していたのはその時々の娘の学習能力の程を見極めることだ。
今回の場合もレポート内容はともかく、高校生らしい言語表現を視野に入れていたつもりだが…
（参考だが、我が娘は幼き頃よりのサリバン指導の甲斐があったのか、加えて漢検準２級に既に合格していたこともあり、言語文章表現力は比較的高かった。）
それにしても今読み返してみるに、当時の娘の実力よりも難易度が高かったかな？ などと思ったりもする。
レポート内容に関する私見だが。
現在の太陽が「壮年期」であるとの自らが少し前の過去に調べた記述に、今更ながら大いに安堵させられた。
太陽系内に生を受けている地球上に暮らす我々人類が方向性を誤らない限り、まだまだ地球は安泰と…
サリバンとして娘の学習の手伝いをする際、いつも配慮していたのはその時々の娘の学習能力の程を見極めることだ。
今回の場合もレポート内容はともかく、高校生らしい言語表現を視野に入れていたつもりだが…
（参考だが、我が娘は幼き頃よりのサリバン指導の甲斐があったのか、加えて漢検準２級に既に合格していたこともあり、言語文章表現力は比較的高かった。）
それにしても今読み返してみるに、当時の娘の実力よりも難易度が高かったかな？ などと思ったりもする。
レポート内容に関する私見だが。
現在の太陽が「壮年期」であるとの自らが少し前の過去に調べた記述に、今更ながら大いに安堵させられた。
太陽系内に生を受けている地球上に暮らす我々人類が方向性を誤らない限り、まだまだ地球は安泰と…
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ここから、vol.２ に入ります。
③ ダイヤモンドになったとされる星について
ダイヤモンドになったとされる星は、地球からおよそ５０光年のかなたのケンタウルス座で発見された。
その直径は４，０００ｋｍ、重さは１０の３４乗カラットに相当する。
この星の正体は白色矮星（わいせい）で、ダイヤモンドの構成元素である炭素で出来た核の周りに水素とヘリウムの薄い層がある。
星の振動の様子を調べることによって、内部に炭素の結晶があることがわかったらしい。
④太陽はダイヤモンドになるのかについての検証
ダイヤモンドになったとされる星は、地球からおよそ５０光年のかなたのケンタウルス座で発見された。
その直径は４，０００ｋｍ、重さは１０の３４乗カラットに相当する。
この星の正体は白色矮星（わいせい）で、ダイヤモンドの構成元素である炭素で出来た核の周りに水素とヘリウムの薄い層がある。
星の振動の様子を調べることによって、内部に炭素の結晶があることがわかったらしい。
④太陽はダイヤモンドになるのかについての検証
各種文献や資料検索により、上記①～③の通り太陽とダイヤモンド、そして既にダイヤモンドになったとされる星についての基礎知識を得た。
この３つの物質の共通点は“炭素”である。すなわち、太陽がダイヤモンドになるかどうかのキーワードはどうやらこの“炭素”にありそうだ。
ダイヤモンドは結晶構造を持つ炭素の同素体である。そして母岩のキンバーライトは地球上では古い地質構造が保存されている場所にしか存在しないことが分かった。
一方、太陽は壮年期を過ぎるとコアの中で水素を使い果たしてしまい、水素核融合の産物であるヘリウムが燃え出すのであるが、このヘリウムが燃え尽きていく時に炭素が生産される。そしてこの炭素がコアの圧縮によってダイヤモンドに変貌する可能性が高い。
キンバーライトの中でゆっくりと時間をかけてダイヤモンドが作られてゆくのと同じような現象であるのかもしれない。
ダイヤモンドになったとされるケンタウルス座の星も、その核は炭素の結晶から成っている。
どうやら、太陽は壮年期を過ぎる今から約５０億年後にコアの中で炭素が生産され始め、これが圧縮して約７０億年後にはタイヤモンドになるという結論が導けそうだ。
Ⅳ 結論及び考察
太陽をはじめすべての星には人と同じように一生があることがわかった。
そして、太陽は今なお成長を続けており現在は壮年期であるが、この壮年期を過ぎるとコアが水素を使い果たす時期が来る。
すると、水素核融合の産物であるヘリウムが燃え出す。このヘリウムが燃え尽きていく時に炭素が生産される。そして、この炭素がコアの圧縮によってダイヤモンドに変貌する可能性が高い。
これは今から約７０億年後のことである。
ケンタウルス座の星のように既にダイヤモンドになっているとされる星も存在するため、将来的にコアの内部で炭素が生産され圧縮される太陽もダイヤモンドになると考えてよいと、私も結論付けたい。
ところが、この自由研究の実証は大変困難である。
星の内部の様子に関しては、地震の波の伝わり方で地球内部の様子を研究するのと同じ方法を応用して、星の振動の具合を調べることも可能であるそうだ。
これによって、ケンタウルス座の星の内部がダイヤモンドになっていることがわかったということである。
太陽に関しても、この方法で現在の内部の状態を調べることができる。
ところが、太陽がダイヤモンドになるのは７０億年後のことである。その頃に私はもちろん生きていないし、人類全体が生き残っているのかも不明なため、実証ができないことがこの自由研究の最大の弱点でもある。
Ⅴ おわりに
夜空に輝く星は、本当に宝石のようにキラキラ輝いて美しい。
以前、私がもっと小さい頃、今回の話とは別のプラネタリウムの番組で、夜空から赤、青、黄、紫、ピンク、黄緑、金色、銀色、……
いろいろな色の宝石がキラキラ輝きながら舞い落ちてくる影像も見たことがある。その時、星が本当に宝石だったらすばらしいのになあ、と思ったものだ。
ところが、夜空に既に本当のダイヤモンドがあって、しかも、現在の私たちにとって身近で、なくてはならない存在の太陽も遠い未来にダイヤモンドになるとすれば、夢物語の域を既に超えて、私の夢を叶えてくれる話である。
科学技術の発展は、地球の環境破壊ももたらす側面もあるが、宇宙の神秘に触れさせてくれることでもあり、私たちに夢を運んでくれることでもある。
Ⅵ 参考文献・参考資料
・ フリー百科事典「ウィキペディア」 http://ja.org/wiki/
・ 「太陽のひみつ」http://www.taiyonoizumi.com
・ 「巨大なダイヤモンド」http://astroarts.co.jp/news
・ 「中学理科自由自在」（受験研究社）２００６年
・ 生化学辞典（東京化学同人）１９８４年
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