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水は、固体にも、液体にも、気体にもなります。とても寒いと、水は凍って氷になります。暖かくなると、氷は溶けて液体の水に戻ります。水を十分に熱すると、沸騰して、気体である水蒸気になります。水そのものがなくなるわけではなく、形が変わるだけです。だから、晴れた日には水たまりがゆっくり乾くのです。水は消えたのではなく、水蒸気となって空気中に浮かんでいったのです。

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植物は、太陽の光を使って自分の食べ物をつくります。この働きを光合成といいます。植物は葉にある小さな穴から空気中の二酸化炭素を取りこみ、根から水を吸い上げます。光のエネルギーを使って、これらの単純な材料を糖に変え、成長に使います。副産物として酸素が出ます。ある意味では、私たちがする呼吸のひとつひとつが、世界中で静かにこの仕事をしている緑の植物や藻類のおかげなのです。

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音は振動によって生まれます。ギターの弦をはじくと、弦はとても速く行ったり来たりして、まわりの空気を押します。その押す力が波となって外へ広がり、耳に届いて鼓膜も震わせます。脳はその振動を、聞こえる音に変えます。振動が速いと高い音になり、遅いと低い音になります。音は空気や水のような伝わるものが必要なので、宇宙は静かなのです。

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虹は、太陽の光が雨粒を通るときに現れます。白い光は、じつはたくさんの色が混ざったものです。光が水のつぶに入ると曲がり、色によって曲がる角度が少しずつ違うので、広がって分かれます。光は水滴の奥で反射し、出ていくときにもう一度曲がります。虹を見るには、太陽が後ろに、雨が前にある必要があります。主虹では、赤はいつも外側に、紫は内側に現れます。

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磁石には、極と呼ばれる二つの端があります。N極とS極です。二つの磁石を近づけると、違う極どうしは引き合い、同じ極どうしは反発します。磁石は鉄などの金属は引きつけますが、アルミニウムや銅は引きつけません。地球そのものも大きな磁石のようにふるまうので、方位磁針の針はおおよそ北を指します。船乗りや探検家は何世紀にもわたって、この単純な事実を頼りに陸や海で道を見つけてきました。

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あなたのまわりのものはすべて原子でできています。原子はとても小さく、ふつうの顕微鏡でも見えないほどの粒子です。原子が結びつくと分子ができます。たとえば水の分子は、水素原子二つと酸素原子一つでできています。原子の組み合わせが違えば、違う物質になります。吸っている空気、本の紙、スプーンの金属。科学者は元素と呼ばれる百種類以上の原子を見つけ、周期表という表に並べています。

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月は自分で光を出しているわけではありません。太陽の光が表面に反射して輝いて見えるのです。月が地球のまわりを回るにつれ、私たちには日の当たっている面が見える量が変わります。そのため、約一か月のあいだに、細い三日月から丸い満月、そして再び細い月へと形が変わるように見えます。この形を月の満ち欠けといいます。月はいつも同じ面を地球に向けているので、地球から裏側を見ることはできません。

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摩擦とは、二つの面がこすれ合うときに動きをさまたげる力のことです。もしなければ、世の中はとても奇妙なものになります。歩くとすべってしまい、車はブレーキがきかず、鉛筆は紙に跡を残せません。ざらざらした面のほうが、つるつるした面よりも摩擦が大きくなるのがふつうです。摩擦は熱も生みます。寒い日に両手をこすり合わせると温まるのはそのためです。技術者は、タイヤや靴底のように摩擦を大きくしたいときもあれば、油をさした機械の部品のように小さくしたいときもあります。

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重力とは、物体どうしを引き合う力のことです。投げたボールが地面に落ちるのも、私たちが宇宙へ浮かんでいかないのも重力のおかげです。物体の質量が大きいほど、引く力も強くなります。地球の重力は月を軌道にとどめ、太陽の重力は地球やほかの惑星を回らせ続けています。月の重力は地球よりずっと弱いので、宇宙飛行士は巨大でゆっくりとした歩幅で跳ねるように進むことができました。

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火山は、地下深くの溶けた岩が地表への道を見つけるところにできます。この溶けた岩は、地下にあるあいだはマグマ、噴き出すと溶岩と呼ばれます。激しく爆発して灰や岩を空高く飛ばす火山もあれば、もっと穏やかに溶岩の川を流す火山もあります。長い時間がたつと、冷えた溶岩や灰の層が積み重なって高い山になります。噴火は危険なこともありますが、火山の土は栄養が豊富なことが多く、農家の人々が昔から火山の近くに住んできた理由のひとつです。

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科学者は、問いを立て、自分の考えを確かめることで世界について学びます。まず観察から始め、仮説と呼ばれる説明の候補を考え、それを確かめる実験を計画します。よい実験は、一度にひとつのことだけを変えるので、結果がはっきりします。証拠が考えを支えなければ、科学者は考えなおします。結果は共有され、ほかの人が同じ実験をして同じ答えが出るか確かめられます。この慎重で辛抱強い過程が、科学の知識を信頼できるものにしているのです。

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