サイエンスジャーナル

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テクノロジー

かつて火星には海があり温暖な大気に包まれていたが、磁場がなく太陽風の影響で大気ガスが流出したらしい

 火星探査機メイブンとは何か?

 メイブン(MAVEN)は、NASAの火星探査計画及びその探査機の名称。探査機を火星に送り込み、火星の大気とその宇宙への流出の進展について研究を行う。MAVEN計画の主要計画者はコロラド大学ボルダー校宇宙大気物理研究室のブルース・ジャコスキーである。

 NASAのマーズ・スカウト計画によって立ち上げられたもので、同計画自体は2010年に中止されたが、フェニックスとMAVENの2機は終了前に開発が決定していたために継続が決められた。マーズ・スカウト計画は予算を4億8500万USドル以内に収めることを目標にしている。2008年9月15日、NASAはMAVENをマーズ・スカウト計画の一端として2013年のミッションに選択したと発表した。MAVENは合計10機の提案のうちの一台であり、最終選考でもう1台のライバル機に勝って選択された。


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世界初!アルマ電波望遠鏡が、巨大な「赤ちゃん星の成長」 を観測!原始星から噴き出すアウトフローが鮮明に

 恒星の一生とはどんなものだろう?

 恒星の誕生から最後までに起こる構造の変化は恒星進化論(stellar evolution)という理論にまとめられている。

 恒星進化論においては、恒星を生物になぞらえてその誕生から最期までを恒星の一生とし、幼年期の星、壮年期の星、老年期の星、星の死といった用語を用いる。恒星進化論の中で用いられている進化も生物になぞらえた言葉であるが、生物の進化とは異なり、世代を超えた変化ではなく恒星の一生の中での変化を表している。

 恒星は自分自身の重力があるので常に収縮しようとする。しかし、収縮すると重力によるポテンシャルエネルギーが熱に変わる。また充分に高温高圧になれば核融合反応が起こり熱が発生する。これらの熱によってガスの温度が上昇すればガスは膨張しようとする。このようにして収縮と膨張が釣り合ったところで恒星は安定している。重力と核融合によるエネルギーを使い果たすと、恒星は収縮をとどめることができず最期を迎えることになる。


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近海(房総半島沖)にレアメタル含む岩石(CRC)を大量発見!掘削技術開発で資源貧国から資源大国に

 レアアースとレアメタルの違い

 「レアメタル」と「レアアース」はよく似た言葉だ。レアメタルは長年にわたり経済界で使われてきたメジャーな言葉で、一般的にも知られています。レアアースの方は、2010年に発生した中国との尖閣諸島領有をめぐる事案で知ったという人が多い。

 「レアメタル」(rare metal)は、定義が厳密に決まっていないが、希少性の高い金属類のことで、1980年代に通商産業省(現在の経済産業省)が47種の元素をレアメタルとして指定したのが、ひとつの目安になる。この47種に加え、現在ではイリジウム、ロジウムなどもレアメタルと考えられている。

 「レアアース」(rare earth)は、「希土類元素」と訳されるが、1974年に、フィンランドの科学者が当時未知だった酸化物をこう名付けた。したがって化学の用語である。17種の元素であり、これはすべて通商産業省が指定した47種の「レアメタル」元素の中に含まれている。つまり、レアアースは、レアメタルの一部なのだ。


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2次元で世界最高強度の物質「グラフェン」を、3次元に転換成功!宇宙エレベーターなど実用化へ前進か

 グラフェンとは何か?

 グラフェン (graphene) とは、1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシート。炭素原子とその結合からできた蜂の巣のような六角形格子構造(ハニカム状)をとっている。

 グラフェンが3次元的に積層した結晶がグラファイト(黒鉛)で、鉛筆の芯にも使われる身近な物質だ。層間の結合は弱いファン・デル・ワールス力なので、グラファイトは劈開性に富み、鉛筆で線が描けるのはそのため。

 グラフェンの炭素間結合距離は約0.142 nm。炭素同素体(グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなど)の基本的な構造である。ダイヤモンド以上に炭素同士の結合が強く、平面内ではダイヤモンドより強い物質と考えられている。物理的にもとても強く、世界で最も引っ張りに強い。熱伝導も世界で最も良いとされ、電気の伝導度もトップクラスに良い物質である。


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NASA、太陽“かすめる”探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」を投入!炭素複合素材を盾に灼熱の世界へ

 太陽とはどのような天体か?

 私たちは太陽についてどのくらい知っているだろう?

 太陽の半径は約70万kmであり地球の約109倍に相当し、質量は地球の約33万倍にほぼ等しい。平均密度は水の1.4倍であり、地球の5.5倍と比べ約1/4となる。太陽系の全質量の99.86%を占め、太陽系の全天体に重力の影響を与える。太陽は属している銀河系の中ではありふれた主系列星の一つで、スペクトル型はG2V(金色)である。

 太陽の推測年齢は約46億年で、中心部に存在する水素の50%程度を熱核融合で使用し、主系列星として存在できる期間の半分を経過しているものと考えられている。人類は太陽を通じて核融合反応を発見したが、地球上での核融合反応にはまだ成功していない。


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日本版GPS衛星「みちびき」打上げ成功!スマホでも利用GPSの仕組みとは?誤差がわずか数センチに

 日本版GPS衛星「みちびき」を打ち上げ成功

 スマートフォンやカーナビなどで利用されている、位置情報システムの性能を飛躍的に高める日本版GPS衛星の「みちびき」が、6月1日午前9時17分、鹿児島県の種子島宇宙センターからH2Aロケットの34号機で打ち上げられた。「みちびき」は、打ち上げのおよそ29分後、午前9時46分ごろに、高度275キロ付近で切り離された。

 日本版GPS衛星の「みちびき」は、アメリカのGPSと同じように、スマートフォンなどの携帯端末で位置情報を得られる衛星で、1つの機体が1日あたり8時間程度、日本付近の上空にとどまる特殊な軌道を飛行する。

「みちびき」は、今回も含めて、ことし中に合わせて3機が打ち上げられる計画で、7年前に試験的に打ち上げられた1機と合わせて、4機体制が整えば、常に1機以上が日本付近の上空を飛行するようになり、来年の春にも実用化する予定だ。


 

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NTT、"マクスウェルの悪魔"の再現に成功!熱ノイズを巧妙に利用したトランジスタで電流が流れる

 マクスウェルの悪魔とは?

 マクスウェルの悪魔(Maxwell's demon)とは、1867年ごろ、スコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが提唱した思考実験、ないしその実験で想定される架空の、働く存在である。マクスウェルの魔、マクスウェルの魔物、マクスウェルのデーモンなどともいう。 分子の動きを観察できる架空の悪魔を想定することによって、熱力学第二法則で禁じられたエントロピーの減少が可能であるとした。 熱力学の根幹に突き付けられたこの難問は1980年代に入ってようやく一応の解決を見た。

 結論からいうと、それは「マクスウェルの悪魔は存在しない」というものだった。熱自体はエネルギーとして認められているものの、一度混ざってしまったお湯を熱いお湯と、ぬるいお湯に分けることなど普通は不可能だ。熱の正体は分子の運動量の大小に置き換えられるが、運動量の大きな分子だけを選り分けることができれば、熱いお湯をつくり出すことができる理屈だが、個々の分子の運動量を測定して、選り分けるのにエネルギーを必要とするからだ。そんな、永久機関のような「マクスウェルの悪魔は自然界に存在しないだろう」と考えられていた。


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永世中立国「スイス」では核シェルター100%!「日本」はわずか0.02% 平和を守る意識なし?

 文章に問題が多い日本国憲法

 この国にいると頭がおかしくなりそうになるのは私だけだろうか。去る5月3日憲法記念日。安倍晋三首相が憲法改正に向け驚くべき発言をした。2020年の施行を目指し、憲法9条を変えずに自衛隊の存在を明文化する案を提唱したからだ。

 安倍首相は5月9日の参院予算委員会で、自衛隊について「政府としては合憲だという立場は揺るがない」としながらも、「憲法学者の多くの方々が、7割、8割の方々が違憲と言っていてその記述は教科書の中にもある」ため、状況を変えることが「私たち世代の責任ではないか」と述べた。

 安倍首相は5月3日、読売新聞朝刊に掲載されたインタビューと改憲派団体の主催したフォーラムに寄せたビデオメッセージで、20年の改正憲法施行を目指す考えを表明。具体的な対象として9条を挙げ、戦争放棄をうたった1項、戦力の不保持を定めた2項は残したまま、「自衛隊を明文で書き込む」案を示した。首相は改正をめぐる発言は、党総裁としてのものだとしている。


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月面走破へ!HAKUTOの挑戦、賞金総額3000万ドル(約30億円)の月面レースに勝利できるか?

 民間による月面無人探査プロジェクト

 日本の技術を結集した月面車を製作し、月面を縦横無尽に走らせたい。そんな夢に向かって取り組んでいるグループがある。その名は「HAKUTO」。

 HAKUTOは、Google Lunar X Prize(グーグル・ルナ・エックスプライズ,略称GLXP)に参加している。このコンテストは、Xプライズ財団によって運営され、Googleがスポンサーとなり開催されている民間による最初の月面無人探査を競うコンテストの名称である。

 2004年に民間による最初の「有人弾道宇宙飛行」を競うコンテストAnsari X Prizeが開催された。このコンテストではスペースシップワンが高度100kmの有人宇宙飛行に成功し、賞金1,000万ドルを獲得した。


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「分子の車」で世界初のカーレース!生物体内は分子マシンでいっぱい可能性は無限大

 「分子の車」フランスで世界初のレース

 物質のもとになる分子を組み合わせてできた、大きさが100万分の1ミリという「分子の車」による世界でも初めてのレースが、日本時間の4月28日夜からフランスで開かれ、日本やアメリカなどから合わせて6チームが出場した。

 分子を組み合わせて機械的な動きをする極めて小さな物質を作る「分子機械」の分野は将来的にものづくりを根底から変える可能性があると注目され、今回のレースが研究発展の大きなきっかけになると期待されている。

 「分子の車」による世界でも初めてのレースは、日本時間の4月28日午後6時からフランス南部のトゥールーズにある国立の研究機関で開かれ、日本からは茨城県つくば市にある物質・材料研究機構のチームが出場した。


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「空飛ぶ車」発売!電気自動車+電気飛行機+自動運転でスマート・スタイリッシュ・セーフティー(3S)な運用を目指す

「空飛ぶ自動車」発売、課題は大衆化

 空飛ぶ自動車がいよいよ実現する。日本では土地が狭いので公道を走ったり、空を飛んだりすることはまだまだ先になるのだが、欧米のモデルをみるとずいぶんスマートで恰好よくなった。これなら乗ってみたいと思う。

 そう思うようになったのはやはり、電気自動車や電気飛行機、そして自動運転技術が進化したからだろう。ガソリンなどの化学燃料が主体だと、内燃機関や燃料自体の重さで重量が増してしまう。これが電気で動くとなると、モーターと電池だけで動くので軽くて済む。自動運転が進めば飛行機の免許も必要なく空を飛べるようになる。

 かつて ヘンリー・フォードは言った。「飛行機と車を組み合わせた乗り物は実現する。笑うかもしれないが、本当だ」。「私の言葉を覚えておけ」自動車の大量生産方式の生みの親だった彼は、1940年にこう予言した。自ら「空飛ぶ自動車」の開発に着手したものの、成功を見届けられないままこの世を去った。


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超未熟児向け「人工子宮」の開発に成功!ヒツジ胎児が正常発育、羊水環境は発育に不可欠

 未熟児とは何か?

 未熟児(みじゅくじ)とは、早産などで出生時の体重が2500g未満の低出生体重児のことである。しかし、妊娠高血圧症候群による子宮内発育遅延の場合など、出生体重が小さくても在胎週数が長い場合、出生した児は「未熟」とはいえない。 「未熟」というためには呼吸機能、哺乳能力、神経学的所見など児に備わった生命機能が、胎外での生活に十分適応できるかどうかを評価すべきだからである。

  このため、現在は「未熟児」という用語は正式の医学用語としては用いられず、「早産児」「低出生体重児」などと区別してこれらの用語を組み合わせて用いている。心肺機能をはじめとする循環器系の疾患や口唇口蓋裂を伴っている場合も多く、これがもとで発育が遅れたり、言語の習得に障害となる場合があるので、未熟児センターや小児専門病院において継続的に加療を行うことが多い。

 無事に成長した未熟児の中でこれまで世界で最も小さかったのは、2004年にイリノイ州で260gで生まれた女の赤ちゃんである。また、世界で2番目、日本で最も小さかったのは、2006年10月に慶應義塾大学病院で、妊娠25週目に265gで生まれた女の赤ちゃんである。


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世界初の快挙!夢の分子“カーボンナノベルト”(カーボンナノチューブの基本構造)の合成に成功

 夢の実現にまた一歩前進

 カーボンナノチューブ(Carbon nanotube、略称CNT)というと夢の素材だ。炭素によって作られる六員環ネットワーク(グラフェンシート)が単層あるいは多層の同軸管状になった物質。細くなっても非常に丈夫で、伝導率も高いことからさまざまな分野で応用が期待されている。

 例えばコンピュータは小型化ならびに高性能化が求められ、コンピュータ内部にあるLSIの微細化が進んでいる。その微細化を進める上で大事なのが配線材料。現在使用している銅配線を多層カーボンナノチューブ配線に置き換えることで、コンピュータをはじめとするデジタル製品を支えるシステムLSIを進歩させることができる。

 また、構造によってバンド構造が変化し電気伝導率やバンドギャップなどが変わるため、シリコン以後の半導体の素材としても期待されている。半導体としてのCNTをトランジスタのチャンネルとして用いることで、高速スイッチング素子として用いられることが期待される。CNTはP型半導体的な極性を示す。


CNB

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太陽系からわずか40光年先に地球似の惑星を発見!望遠鏡で大気の有無や地球外生命の痕跡も分析

 宇宙に惑星は無数に存在する

 2017年2月22日(日本時間23日の午前3時)、NASAが突然行った緊急記者会見で、地球から約39光年(1光年は約9兆4600億キロ・メートル)先の宇宙で、生命を育む可能性がある7個の惑星が見つかったと発表された。この研究はベルギーやアメリカ、それにアフリカなどの研究者で作る国際共同研究チームがイギリスの科学雑誌、ネイチャーの電子版にも発表された。

 それによると、研究チームは太陽系から、およそ40光年離れた宇宙にある「TRAPPIST-1」と呼ばれる星の周りを、地球と似た大きさと質量を持った惑星が、少なくとも7つ回っていることを突き止めた。

 7つの惑星は、その質量や、「TRAPPIST-1」との距離などから、表面にもし水があれば、凍ることなく液体のままで存在できる可能性があるほか、うち6つは地球のように岩石などでできた固い表面を持っている可能性があるという。


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北朝鮮で核実験やミサイル発射準備、米軍は大規模爆弾(MOAB)でISIS攻撃!日本はどうする?

強いアメリカを目指す大統領

 北朝鮮は15日、初代国家主席である金日成(キム・イルソン)氏の生誕105周年を祝う「太陽節」に合わせ、平壌で大規模な軍事パレードを行った。

 北朝鮮は昨年の太陽節で、中距離弾道ミサイル「ムスダン」とみられるミサイルを発射。今年も6回目の核実験やミサイルの発射が行われるのではないかと、周辺国が警戒していた。核実験やミサイル発射の動きはないようだ。だが北朝鮮は、25日にも朝鮮人民軍の創設85周年パレードを控えており、油断できない。

 実際、北朝鮮の韓成烈(ハン・ソンリョル)外務次官は14日、AP通信のインタビューに、「指導部が、時と場所が適切と判断すれば、いつでも(6回目の)核実験を行う」と強気の姿勢を示している。

 これまで"野放し状態"だった北朝鮮に対し、トランプ米大統領は覚悟を固めている。4月6日から7日にかけて行われた米中首脳会談では、習近平・国家主席に対し、北朝鮮への圧力強化を要請。4月8日には、北朝鮮近海に向け原子力空母カール・ビンソンを派遣した。さらに、自身のツイッターで「北朝鮮は面倒を起こそうとしている。(問題解決へ)中国が協力を決断しなければ、われわれは独力で問題を解決する」として、アメリカ単独でも北朝鮮を攻撃する意思を示している。


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変わらない物質から変わる物質の時代へ!新物質「時間結晶」の生成に成功

 結晶と時間結晶

 結晶(crystal)とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。

 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。

 近年、こうした結晶の周期的パターンが空間上ではなく時間軸の方向に現れる「時間結晶」という現象が注目されるようになってきた。それも、単なる理論上の仮説ではなく、「実験的に時間結晶を作り出した」とする報告がいくつか出始めている。


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2024年打上げ、火星の2つの衛星に探査機サンプルリターンミッション(MMX) 日仏で挑戦へ!

 月とは異なる火星の衛星

 火星の衛星は、フォボスとダイモスである。地球の衛星である月とは似ても似つかないいびつな形の衛星だ。これらは小惑星が火星の重力場に捕獲されたものだと考えられているが、はっきりしたことはまだ分かっていない。

 火星の表面から見るフォボスとダイモスは、地球の衛星である月の運動とは非常に異なっている。フォボスは西から上って東へ沈み、11時間後に再び上る。ダイモスは火星から見た静止軌道のわずかに外側を回っており、東から上るがその運動は非常に遅い。ダイモスの公転周期は30時間だが、西の地平線に沈むまでには2.7日もかかる。これはダイモスの公転が火星の自転から少しずつ遅れるためで、平均して約5.4日後には再び上る。

 どちらの衛星も火星の潮汐力によって自転と公転が同期しており、常に火星に同じ面を向けている。フォボスは火星の自転よりも速く公転しているため、潮汐力によってフォボスの軌道半径はゆっくりと、しかし確実に小さくなっている。未来のある時点でフォボスはロッシュ限界を超え、潮汐力によって破壊されると考えられる。火星の表面に残る多くのクレーターは、過去にフォボスのような小さい衛星がいくつかあったことを示唆している。一方ダイモスは軌道が充分に遠いため、その公転軌道はゆっくりと遠ざかっている。


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光の二重性を利用して超高感度な「超伝導光センサー」を開発!光子一つを観測できる光子顕微鏡を実現

光子一つを観測できる光子顕微鏡を開発

 光子は光を構成する最小単位であり、それ以上分けることができない素粒子の一つ。波動性と粒子性の両方の性質を併せ持つ。光の強度は、光子のエネルギーと単位時間当たりの光子数の積に比例する。つまり、光子は1つ2つと数を数えられる存在であり、量子の一つである。

 今回、光を構成する最小単位の光子一つを観測することができる光子顕微鏡を開発した...と産業技術総合研究所(産総研)がこのほど発表した。これまでの光学顕微鏡では不可能だった極めて弱い光も検出してカラー画像を撮影することに世界で初めて成功したという。研究成果は英科学誌に掲載された。

 産総研・物理計測標準研究部門量子光計測研究グループの福田大治(ふくだ だいじ)グループ長らの研究グループは、これまでに超伝導現象を利用して光子を一つづつ検出して光子の波長も識別できる光センサーを開発している。


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天空の城「ラピュタ」が現実に?小惑星の力学的エネルギーで空中に浮かぶビル構想、地震や津波からも解放!

 現実味を帯びてきた「宇宙エレベーター」

 「宇宙エレベーター」が現実味を帯びてきた。それは地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、これまでにない輸送機関。地上から天へと伸びる塔のようなものを想像してみよう。かつては突飛な夢物語として受け止められていたが、理論的には十分実現可能なものであり、近年の技術発展によって、手の届く域に到達しつつある。

 宇宙エレベーターの仕組みは、次のとおり。地球を周る人工衛星は、地球の重力で下(内側)へ引っ張られている力と、遠心力で上(外側)に飛び出そうとする力が一致して釣り合っているため、高度を維持して周回し続けている。このうち赤道上の高度約3万6000㎞を周る人工衛星は、周期が地球の自転と同じで、地上に対して天の一点に静止しているように位置するため、「静止衛星」と呼ばれている。

 この静止衛星から、地上へ向けてケーブルを垂らす。ケーブルを吊り下げた分、衛星の地球に向いている側、つまり下の方がやや重くなるので、徐々に地球の重力に引かれて落下してしまう。そこで、反対側にもケーブルを伸ばしてバランスをとると、衛星は静止軌道の高度を維持して回り続けられる。

 このケーブルに昇降機を取り付け、人や物資を輸送できるようにしたものが宇宙エレベーターであり、原理はとてもシンプルなものである。


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世界で初めて iPS細胞「他家移植」に成功!「加齢黄斑変性」に他人iPS由来網膜組織を移植

 iPS細胞いよいよ実用段階へ

 iPS細胞というと、神経や心筋、肝臓など体のさまざまな組織になる能力を持つ細胞。皮膚や血液の細胞に数種類の遺伝子を送り込み、受精卵のような状態に「初期化」して作る。山中伸弥京都大教授が2006年にマウス、2007年に人で開発に成功し、2012年にノーベル医学生理学賞を受賞した。難病患者の細胞を再現して新薬開発に活用するほか、目的の細胞に変えて移植する再生医療への応用が期待されている。iPS細胞は人工多能性幹細胞の英語の略称。

 2017年1月には、iPS細胞から作った目の網膜の組織を網膜が病気のマウスに移植し、目で光を感じ取れるようにすることに理化学研究所のグループが世界で初めて成功した。「網膜色素変性症」は3000人に1人がかかり、失明の原因にもなる難病で、この病気で視野の真ん中しか見えなくなったような患者でも、iPS細胞の移植によって視野が開けるように研究を進めている。

 今回、他人に移植しても拒絶反応が起きにくい特殊な iPS細胞を使って、重い目の病気の患者を治療する「他家移植」と呼ばれるタイプの世界初の手術を、理化学研究所などのチームが3月28日実施した。


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