「探究のとびら」。不思議と思うことを、知識や体験と関係づけて考えると、根拠のある仮説が生まれる。――2007年、冬の夕方。西の空に、ひときわ明るく輝く星がみえました。金星です。日没から30分後の金星の位置。日付を変えて観察した結果を比べると…。2007年１月25日、２月26日、３月23日…。見える位置が変わっていきます。さらに、４月５日、５月７日、６月12日、７月10日、７月24日。７月24日を過ぎると、金星は西の空に見えなくなりました。およそ１か月後の2007年８月。今度は、夜明け前の東の空に金星が見えました。

天体望遠鏡で、金星の大きさや形を観察します。2007年４月６日の金星。左側が少し欠けて見えました。１か月後の５月８日、さらに欠けてきました。６月11日、６月23日、８月15日…。観察を続けると、見かけの直径が大きくなってきました。４か月後の８月21日、今度は右が欠けた金星が見えました。９月11日、10月12日、12月27日…。その後、金星は丸くなりながら、見かけの直径が小さくなっていきました。金星は、時期によって見える方位が変わったり、形や大きさまで変化したりします。これにはどんな仕組みがあるのか、仮説を立ててみて下さい。

仮説を立てる手がかりは、月の見え方。光源を太陽に、球体を月と地球に見立てて、モデル実験をします。まず、真上から見た位置関係。月はおよそ１か月で地球のまわりを１周します。地球に見立てた球に付けたカメラで月を見ると…。地球から見た月は満ち欠けして見えます。しかし、大きさは変わりません。金星の形や大きさが変わって見えたり、見える時間帯や方位が変わったりするのにはどんな仕組みがあるのか、仮説は立てられそう？

実験や観察の結果を多面的に分析して、決まりを見つけましょう。金星の見え方が変わるのにはどんな仕組みがあるのか、モデル実験で探ります。金星も、太陽のまわりを公転する惑星です。金星は、地球の内側を公転しているので、太陽から見て、金星、地球の順にセットします。地球にはカメラを付けました。

実験１．金星だけを軌道に沿って位置を変えていきます。地球から見て、太陽の左奥の位置のときは…。太陽の左横の位置のときは…。太陽の左手前の位置のときは…。太陽の右手前の位置のときは…。太陽の右横の位置のときは…。太陽の右奥の位置のときは…。天体望遠鏡で見た画像と比べると…？　どんな決まりがありそう？

実験２．今度は地球を自転させて、金星の見え方を観察します。まず、金星が、地球から見て太陽の右手前の位置にあるとき…。このモデルでは地球の自転は左回りなので、地球上の夜明け前の場所は、太陽に向かって右の端。ここから金星が見える方位は…東です。地球を自転方向に回すと、地球カメラの映像は…。金星と太陽、先に見え始めるのは…？

金星の位置を変えてみます。金星が、地球から見て太陽の左奥の位置にあるとき、地球カメラの映像は…。金星が太陽の左奥の位置にあるとき、地球の夕方の場所から見ると…、先に見えなくなるのは…？　探究のかぎ、見つかった？

新たな世界が見えてくる、「理科の見方・考え方」のコーナー、思考ツール編。今回は、探究の過程を「評価するとき」に役立つ思考ツール。たとえば、電池のつなぎ方についての探究を評価して、活動全体を振り返るとき。ここで役立つのが、「KWLチャート」。探究を進めながら書き込んでおきます。まず「K（知っていること）」には、探究の前に知っていたことを書きます。「W（知りたいこと）」には、探究したいこと。そして「L（学んだこと）」に書くのは、探究してわかったことや、まだわからないこと。こうすると探究の過程を評価でき、活動全体を振り返りやすくなります。さらに、新しい表を用意して、「K」にここまででわかったこと、「W」にこれから知りたくなったことを書き入れます。KWLチャートを使うと、新たな探究のテーマも見つかります。

最後は、多面的な分析をさらに進める、「もっと探究」。夕方に見える金星の位置を、半年かけて記録します。すると、あるときを境に、折り返すように位置を変えていきます。どんな仕組みがあるのでしょう。手がかりは、金星と地球の「公転周期」。もし公転周期が同じならば、地球と金星の位置関係は変わらず、見え方も変わりません。では、金星の公転周期が地球よりもはやいと考えると…。

地球から金星が見える方位に線を引きます。金星が近づいてくると、方位は…？　では、方位の線が金星の軌道の接線となるポイントよりも金星が近づいてくると…？　金星が夕方に見える位置の変化が折り返すように見えるのには、どんな仕組みが？　探究せよ！