鉄球と磁石で太陽系を再現！ 円錐振り子で惑星の動きを体感しよう
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
「惑星はなぜ太陽に近いと速く、遠いと遅くなるのか？」――この不思議な事実を、教室の中で手に取るように実感できる実験装置を作りました。材料は、鉄球・糸・磁石だけ。シンプルなしくみの中に、400年前にケプラーが発見した宇宙の法則が隠れています。
磁石が「太陽」、鉄球が「惑星」――モデルのしくみ
今回作ったのは、円錐振り子を使った惑星モデルです。糸の先に鉄球をつけ、その下に磁石を置きます。磁石は太陽を、鉄球は惑星を表しています。鉄球を円を描くように回すと、面白いことが起きます。磁石（太陽）に近いところを通るときは鉄球がスピードアップし、遠いところを通るときはゆっくりになるのです。目で見るだけで、惑星の動きの本質が伝わってきます。
これがケプラーの法則だ！
実はこの動き、17世紀の天文学者ヨハネス・ケプラーが発見した法則そのものです。ケプラーは膨大な天体観測データを分析し、「惑星は太陽に近いほど速く動く」という規則性を見つけました。これがケプラーの第２法則（面積速度一定の法則）と呼ばれるものです。
少し難しく聞こえますが、要するに「惑星が一定時間に太陽との間に描く面積は、いつも同じ」ということ。
近いところでは短い弧を速く、遠いところでは長い弧をゆっくり動くことで、面積が一定に保たれるのです。この実験では、磁石の引力がその「太陽の引力」の役割を担い、似たような動きを再現しています。
なぜ速さが変わるの？ エネルギーで考えてみよう
この現象を理解するヒントはエネルギーの保存にあります。鉄球が磁石に近づくとき、磁気による位置エネルギーが運動エネルギーに変わり、スピードが増します。逆に遠ざかるときは運動エネルギーが位置エネルギーに戻り、動きがゆっくりになります。
本物の惑星も同じです。太陽の重力による位置エネルギーと運動エネルギーが常に入れ替わりながら、エネルギーの総量は一定に保たれています。138億年の宇宙の歴史の中で、惑星たちはずっとこのエネルギーのやりとりを繰り返しているのです。
授業で使えるシンプルな工作
惑星の単元は「見せるものが少ない」と感じている先生方も多いのではないでしょうか。この装置は糸・鉄球・磁石があれば短時間で作れます。動く模型を目の前にするだけで、生徒の反応が変わります。宇宙スケールの話が、一気に身近に感じられるのが、この実験の一番の魅力です。ぜひ一度、作ってみてください。
お問い合わせ・ご依頼について
科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！
科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！
６月のイチオシ実験！
レモンやオレンジで風船を割ろう！インパクトが抜群のリモネン風船の実験
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 6月26日（金） 公開研究会「脱作業化！デジタル化と段階的指導で実現する オームの法則の探究」
- ６月28日（日） ダビンチマスターズ＠昭和女子
- 6月30日（火） 監修したテレビ番組が放送される予定です
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- ７月16日発売 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
