TOEFL Reading練習 #028 — The Fireball That Refuses to Explain Itself(日本語解説)

TOEFL Reading無料練習: The Fireball That Refuses to Explain Itself。パッセージと設問は原文(英語)のまま、日本語訳と設問ごとの解説を提供します。

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使い方: まず辞書なしでパッセージを一度読み、自分の力で設問に答えてください。各設問下の「正解を見る」をタップすると正解の記号だけが表示されます — 解説はないので、繰り返し自分を試せます。
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パッセージ

パッセージ全体を読んでください。[A] のような角括弧の文字は、文insertion問題の4つの位置を示します。

The Fireball That Refuses to Explain Itself

¶1 Ball lightning is one of the oldest reported phenomena in atmospheric science and one of the least understood. It is a glowing sphere, usually the size of a grapefruit or a beach ball, that appears during thunderstorms, drifts through the air for several seconds, and then disappears, sometimes with a small explosion. Investigators have proposed several mechanisms to explain it, but the event is so rare and unpredictable that almost none of these proposals could be tested against real data. In 2012, a team of physicists recording an ordinary lightning storm captured, by pure chance, the first detailed measurements ever taken of a naturally occurring ball lightning. The result did not settle the debate; it complicated it.

¶2 Eyewitnesses describe ball lightning drifting at roughly walking pace, sometimes passing through closed windows or moving down the aisle of an aircraft cabin. It has been reported to last anywhere from a few seconds to nearly a minute before it fades quietly or ends with a pop. Because it cannot be triggered on demand or predicted in advance, laboratory tests can only imitate it. Most of the evidence collected over two centuries has been eyewitness testimony rather than instrument data. That changed on the evening of 23 July 2012. A team of physicists led by Jianyong Cen had set up slit spectrographs and cameras on the Qinghai Plateau to record ordinary cloud-to-ground lightning. About nine hundred meters from their equipment, a bolt struck the ground, and seconds later a glowing sphere rose from the strike point and drifted horizontally for roughly fifteen meters before fading out. For the first time, instruments rather than memory had captured a ball lightning event.

¶3 Two explanations have dominated the debate. One holds that ball lightning is a form of plasma, air ionized into a hot, charged gas briefly trapped by its own electric or magnetic field before the field collapses and the glow fades. A second, proposed by chemists John Abrahamson and James Dinniss in 2000, argues that a lightning strike can vaporize silicon-rich soil and eject a fine aerosol, a suspension of tiny solid particles in air. As these particles slowly oxidize, or combine with oxygen, they could sustain a glow far longer than a single spark. The two mechanisms predict different things about the light itself. A pure air plasma should glow mainly with the signature of nitrogen and oxygen. A burning aerosol of vaporized soil should also carry the signature of the elements in the ground. Spectroscopy, the technique of splitting light into its component wavelengths to identify which elements produced it, is the only way to tell the two apart, and 2012 was the first time anyone had applied it to a real event. The spectrum showed lines of silicon, iron, and calcium layered over the nitrogen and oxygen expected from ordinary air, closely matching the soil at the strike site.

¶4 The match seemed to confirm the aerosol theory, but two problems remain unresolved. [A] The brightness the team measured implied a total energy output higher than a slow-burning aerosol of that size should have been able to produce, given how much silicon a single lightning strike is thought to vaporize. [B] Either the strike vaporized far more material than existing models assume, or some additional process contributed to the light as well. [C] A second problem is harder to explain away. [D] Many reported sightings occur indoors, through closed windows, or inside aircraft cabins, far from any soil a lightning bolt could have struck, and the aerosol theory offers no mechanism for those cases at all.

¶5 The 2012 measurement remains the only detailed spectroscopic record of a natural ball lightning event, and despite decades of effort, no comparable data set exists to confirm or challenge it. Researchers have proposed that outdoor, soil-related sightings and indoor sightings might not be the same phenomenon at all, but rather two or more distinct effects that eyewitnesses have long grouped under a single name because they look alike. Testing that idea would require capturing another event under controlled conditions, and no one can predict when or where the next one will occur. More than sixty years after the first serious scientific attempts to explain it, physicists still cannot say with confidence whether they are chasing one mechanism or several.

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設問

11問 — TOEFL Readingの全問題タイプを、実際の試験順で収録。

Q1 · Vocabulary
The word settle in the passage is closest in meaning to
  1. A. calm down after a period of excitement
  2. B. bring to a clear and final resolution
  3. C. postpone until a later time
  4. D. make significantly more complicated
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正解: B
Q2 · Reference
The word their in the passage ("About nine hundred meters from their equipment, a bolt struck the ground") refers to
  1. A. the lightning bolts that struck the ground that night
  2. B. the slit spectrographs and cameras themselves
  3. C. the team of physicists led by Jianyong Cen
  4. D. ball lightning in general
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正解: C
Q3 · Essential Term
Based on the information in the passage, the term aerosol can best be explained as
  1. A. a suspension of fine solid particles in a gas
  2. B. a form of ionized gas held together by an electric field
  3. C. a lightning bolt that strikes silicon-rich soil
  4. D. an instrument used to record the spectrum of light
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正解: A
Q4 · Factual Information
According to paragraph 3, what would the light from a pure air plasma be expected to show?
  1. A. spectral lines of silicon and calcium mixed with iron
  2. B. no spectral lines at all, since plasma does not emit light
  3. C. the same combination of elements as vaporized soil
  4. D. mainly the spectral signature of nitrogen and oxygen
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正解: D
Q5 · Negative Fact
According to paragraph 2, all of the following are reported about ball lightning EXCEPT
  1. A. it has been observed passing through closed windows
  2. B. it has been reliably triggered under controlled laboratory conditions
  3. C. it has been reported to drift at roughly walking pace
  4. D. it has lasted anywhere from a few seconds to nearly a minute
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正解: B
Q6 · Sentence Simplification
Which of the sentences below best expresses the essential information in the highlighted sentence in paragraph 5? Incorrect choices change the meaning in important ways or leave out essential information.

Highlighted: "Researchers have proposed that outdoor, soil-related sightings and indoor sightings might not be the same phenomenon at all, but rather two or more distinct effects that eyewitnesses have long grouped under a single name because they look alike."
  1. A. Scientists have proven that outdoor sightings and indoor sightings are exactly the same physical phenomenon.
  2. B. Eyewitnesses only began reporting ball lightning after scientists gave it a single official name.
  3. C. Some researchers suspect that outdoor, soil-related sightings and indoor sightings may actually be different effects that only look similar, despite being called by the same name.
  4. D. Indoor sightings of ball lightning have never actually been reported by any eyewitness.
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正解: C
Q7 · Inference
Based on the information in paragraphs 3 and 4, what can be inferred about the plasma theory in light of the 2012 measurement?
  1. A. The 2012 spectral data do not clearly support a pure-plasma explanation by itself, since the recorded light contained more than the signature expected from ionized air alone
  2. B. The plasma theory has now been completely disproved for every reported case of ball lightning
  3. C. The plasma theory predicts exactly the same spectrum as the aerosol theory, so the two cannot be distinguished
  4. D. The 2012 measurement proves that ball lightning is always composed of ionized air
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正解: A
Q8 · Rhetorical Purpose
The author mentions sightings inside aircraft cabins in order to
  1. A. describe how the 2012 spectroscopic measurement was carried out
  2. B. prove that ball lightning only occurs during air travel
  3. C. compare aircraft cabins to the Qinghai Plateau test site
  4. D. show that the aerosol theory cannot account for every reported case of ball lightning
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正解: D
Q9 · Paragraph Relation
How does paragraph 4 relate to paragraph 3?
  1. A. It summarizes the spectroscopic findings of paragraph 3 without adding any new information
  2. B. It presents complications that limit how far the evidence described in paragraph 3 can be trusted
  3. C. It introduces a phenomenon that is entirely unrelated to the discussion in paragraph 3
  4. D. It explains how the spectrograph equipment described in paragraph 3 was originally built
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正解: B
Q10 · Insert Text
Look at the four squares [■] in paragraph 4 that indicate where the following sentence could be added.

The gap was too large to dismiss as measurement error.

Where would the sentence best fit?
  1. A. Square A
  2. B. Square B
  3. C. Square C
  4. D. Square D
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正解: B
Q11 · Prose Summary Select THREE · 2 pts
Directions: An introductory sentence for a brief summary of the passage is provided below. Complete the summary by selecting the THREE answer choices that express the most important ideas in the passage. Some sentences do not belong in the summary because they express ideas that are not presented in the passage or are minor ideas in the passage. This question is worth 2 points.

Ball lightning has puzzled scientists for centuries because it is too rare and unpredictable to study under controlled conditions.

  1. A. A rare 2012 measurement recorded the light of a natural ball lightning event with instruments for the first time, rather than relying on eyewitness memory alone.
  2. B. Eyewitnesses have reported ball lightning passing through aircraft cabins as well as appearing near ground strikes outdoors.
  3. C. Two competing explanations, one based on trapped plasma and another based on a burning aerosol of vaporized soil, make different predictions about what the light should contain.
  4. D. John Abrahamson and James Dinniss proposed the aerosol theory in the year 2000.
  5. E. The 2012 spectral data matched the aerosol theory's prediction but left the total energy output and the indoor sightings unexplained, so the debate remains open.
  6. F. Scientists have now proven that ball lightning is a single, well-understood phenomenon caused by burning silicon particles.
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正解: A, C, E
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日本語訳 & 解答

パッセージの日本語訳と、設問ごとの正解・解説です。自分で解いた後の復習用に使ってください。

自らを説明することを拒む火球

球電は、大気科学において最も古くから報告されている現象の1つでありながら、最も理解されていない現象の1つでもある。それはグレープフルーツかビーチボールほどの大きさの光る球体で、雷雨の間に現れ、数秒間空中を漂ったのち、時に小さな爆発とともに消える。調査者たちはこれを説明するためいくつもの仕組みを提案してきたが、この現象はあまりに稀で予測不能なため、これらの提案のほとんどは実際のデータと照らし合わせて検証することができなかった。2012年、通常の雷雨を記録していた物理学者チームが、まったくの偶然によって、自然に発生した球電の初めての詳細な測定データを捉えた。その結果は論争に決着をつけるどころか、それを複雑にした。

目撃者たちは、球電がおよそ歩く速さで漂い、時には閉じた窓を通り抜けたり、航空機の客室の通路を移動したりすると証言している。それは数秒からほぼ1分続いたと報告されており、静かに消えることもあれば、ポンという音とともに終わることもある。それは意図的に発生させることも事前に予測することもできないため、実験室での試験はそれを模倣することしかできない。2世紀にわたって集められた証拠のほとんどは、計測機器のデータではなく目撃証言だった。それが2012年7月23日の夕方に変わった。ジェンジエンヨン率いる物理学者チームは、通常の雲から地上への落雷を記録するため、青海高原にスリット分光器とカメラを設置していた。機器からおよそ900メートル離れた場所に落雷があり、その数秒後、光る球体が落雷地点から立ち上がり、およそ15メートルにわたって水平に漂ったのち消えていった。初めて、記憶ではなく計測機器が球電の出来事を捉えたのである。

この論争を支配してきたのは2つの説明である。1つは、球電がプラズマの一形態、すなわち電離して熱く帯電した気体が、自らの電場や磁場によって一時的に閉じ込められ、その場が崩壊すると光が消えるというものだとする説である。もう1つは、化学者ジョン・アブラハムソンとジェームズ・ディニスが2000年に提案したもので、落雷がケイ素の多い土壌を蒸発させ、微細なエアロゾル、すなわち空気中に浮遊する固体の微粒子を放出しうると主張する。これらの粒子が徐々に酸化する、つまり酸素と結びつくにつれて、単発の火花よりもはるかに長く光を維持できる可能性がある。この2つの仕組みは、光そのものについて異なる予測をする。純粋な空気のプラズマは、主に窒素と酸素の特徴とともに光るはずである。蒸発した土壌の燃えるエアロゾルは、地面に含まれる元素の特徴も帯びるはずである。分光法、すなわち光をその構成波長に分解して、どの元素がそれを生み出したかを特定する技術こそが、この2つを見分ける唯一の方法であり、2012年は誰かが実際の出来事にそれを適用した初めての機会だった。そのスペクトルは、通常の空気から予想される窒素と酸素の上に、ケイ素、鉄、カルシウムの線が重なっている様子を示しており、落雷地点の土壌と非常によく一致していた。

この一致はエアロゾル説を裏付けるように見えたが、2つの問題が未解決のまま残っている。[A] チームが測定した明るさは、1回の落雷が蒸発させると考えられているケイ素の量を踏まえると、その大きさのゆっくり燃えるエアロゾルが生み出せるはずのエネルギー総量よりも高いものを示唆していた。[B] 落雷が既存のモデルが想定するよりもはるかに多くの物質を蒸発させたか、それとも別の過程も光に寄与していたかのどちらかである。[C] 2つ目の問題は、簡単には説明を退けられないものである。[D] 報告された目撃例の多くは、屋内、閉じた窓越し、あるいは航空機の客室の中で起きており、落雷が当たりうる土壌からは程遠い。エアロゾル説は、これらの事例をまったく説明する仕組みを持たない。

2012年の測定は、自然発生した球電の出来事についての唯一の詳細な分光記録であり続けており、何十年もの努力にもかかわらず、それを裏付けたり異議を唱えたりできる比較可能なデータセットは存在しない。研究者たちは、屋外の土壌に関連した目撃例と屋内の目撃例は、まったく同じ現象ではなく、見た目が似ているために目撃者たちが長い間1つの名前でまとめてきた、2つ以上の別々の現象なのかもしれないと提案している。この考えを検証するには、対照された条件のもとで別の出来事を捉える必要があるが、次にいつどこで起こるかは誰にも予測できない。それを説明しようとする最初の本格的な科学的試みから60年以上たった今も、物理学者たちは自分たちが1つの仕組みを追っているのか、それとも複数の仕組みを追っているのかを、自信を持って言うことができないでいる。

Q1 · Vocabulary
本文中のsettleに意味が最も近いのは?
  1. A. 興奮した期間のあと落ち着く
  2. B. 明確で最終的な解決に導く
  3. C. 後の時期まで延期する
  4. D. 著しく複雑にする
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正解: B

Vocabulary — 直後で「決着をつけるどころか複雑にした」と対比されているため、settleは「明確で最終的な解決に導く」という意味である。

Q2 · Reference
本文中の"About nine hundred meters from their equipment, a bolt struck the ground"のtheirが指すものは?
  1. A. その夜落ちた雷
  2. B. スリット分光器とカメラそのもの
  3. C. ジェンジエンヨン率いる物理学者チーム
  4. D. 球電一般
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正解: C

Reference — theirは、機器を設置した「ジェンジエンヨン率いる物理学者チーム」を指す。

Q3 · Essential Term
本文の内容に基づくと、aerosolという語を最もよく説明しているのは?
  1. A. 気体中に浮遊する微細な固体粒子
  2. B. 電場によって閉じ込められた電離気体の一形態
  3. C. ケイ素の多い土壌に落ちる雷
  4. D. 光のスペクトルを記録するために使われる機器
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正解: A

Essential Term — 3段落の「空気中に浮遊する固体の微粒子」という説明がそのまま定義に当たる。

Q4 · Factual Information
3段落によると、純粋な空気のプラズマからの光はどのようなものと予想されるか?
  1. A. ケイ素とカルシウムが鉄と混ざったスペクトル線
  2. B. プラズマは光を発しないため、スペクトル線はまったくない
  3. C. 蒸発した土壌と同じ元素の組み合わせ
  4. D. 主に窒素と酸素のスペクトルの特徴
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正解: D

Factual — 「純粋な空気のプラズマは、主に窒素と酸素の特徴とともに光るはずである」という文をそのまま反映している。

Q5 · Negative Fact
2段落によると、球電について報告されていないものは?
  1. A. 閉じた窓を通り抜けるのが観測されている
  2. B. 対照された実験室の条件下で確実に発生させることができている
  3. C. およそ歩く速さで漂うと報告されている
  4. D. 数秒からほぼ1分続いたと報告されている
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正解: B

Negative Fact — 本文は球電を意図的に発生させることも事前に予測することもできないと述べており、Bとは矛盾する。

Q6 · Sentence Simplification
5段落のハイライト文の要点を最もよく表しているのは? 誤った選択肢は意味を大きく変えたり、重要な情報を省いたりしている。 ハイライト文:「研究者たちは、屋外の土壌に関連した目撃例と屋内の目撃例は、まったく同じ現象ではなく、見た目が似ているために目撃者たちが長い間1つの名前でまとめてきた、2つ以上の別々の現象なのかもしれないと提案している。」
  1. A. 科学者たちは、屋外の目撃例と屋内の目撃例がまったく同じ物理現象であることを証明した。
  2. B. 目撃者たちは、科学者が単一の正式な名前を与えて初めて球電を報告するようになった。
  3. C. 一部の研究者は、屋外の土壌に関連した目撃例と屋内の目撃例が、同じ名前で呼ばれているにもかかわらず、実際には見た目が似ているだけの異なる現象かもしれないと疑っている。
  4. D. 球電の屋内での目撃例は、これまでどの目撃者によっても報告されたことがない。
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正解: C

Sentence Simplification — 同じ名前で呼ばれているが実際には異なる現象かもしれないという核心を正しく保っているのはCだけである。

Q7 · Inference
3段落と4段落の情報に基づくと、2012年の測定結果を踏まえたプラズマ説について推測できることは?
  1. A. 2012年のスペクトルデータは、記録された光が電離した空気だけから予想される特徴以上のものを含んでいたため、単独では純粋なプラズマ説を明確に裏付けていない
  2. B. プラズマ説は今や、報告されているすべての球電の事例について完全に反証された
  3. C. プラズマ説はエアロゾル説とまったく同じスペクトルを予測するため、両者を区別することはできない
  4. D. 2012年の測定は、球電が常に電離した空気からできていることを証明した
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正解: A

Inference — スペクトルにケイ素・鉄・カルシウムという土壌由来の元素が含まれていたため、純粋なプラズマ説だけでは説明が不十分だと推測できる。

Q8 · Rhetorical Purpose
著者が航空機の客室内での目撃例に言及しているのはなぜか?
  1. A. 2012年の分光測定がどのように行われたかを説明するため
  2. B. 球電が航空機での移動中にしか起こらないことを証明するため
  3. C. 航空機の客室を青海高原の試験地と比較するため
  4. D. エアロゾル説が報告されているすべての球電の事例を説明できないことを示すため
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正解: D

Rhetorical Purpose — 土壌から離れた場所での目撃例を挙げ、エアロゾル説の限界を示している。

Q9 · Paragraph Relation
4段落は3段落とどのように関係しているか?
  1. A. 3段落の分光学的な発見を、新たな情報を加えることなくまとめている
  2. B. 3段落で説明された証拠がどこまで信頼できるかを制限する複雑な問題を提示している
  3. C. 3段落での議論とはまったく無関係の現象を紹介している
  4. D. 3段落で説明された分光器の機器がどのように作られたかを説明している
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正解: B

Paragraph Relation — 4段落は、3段落のエアロゾル説の裏付けに対して残る2つの未解決の問題を提示している。

Q10 · Insert Text
次の文が入る最も適切な位置は? — 「その差は、測定誤差として片づけるには大きすぎた。」
  1. A. Aの位置
  2. B. Bの位置
  3. C. Cの位置
  4. D. Dの位置
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正解: B

Insert Text — 「その差」とはエネルギー総量の食い違いを指すため、それを説明した文の直後(B)に入るのが自然である。

Q11 · Prose Summary
本文の要約を完成させる3つの文を選びなさい。(2点) — 導入文:「球電は、対照された条件下で研究するにはあまりに稀で予測不能であるため、何世紀にもわたって科学者たちを悩ませてきた。」
  1. A. 2012年の稀な測定は、目撃者の記憶だけに頼るのではなく、計測機器によって初めて自然発生の球電の出来事の光を記録した。
  2. B. 目撃者たちは、球電が屋外の落雷付近だけでなく、航空機の客室を通り抜けるのも報告している。
  3. C. 閉じ込められたプラズマに基づく説と、蒸発した土壌の燃えるエアロゾルに基づく説という2つの競合する説明は、光に何が含まれるべきかについて異なる予測をする。
  4. D. ジョン・アブラハムソンとジェームズ・ディニスは2000年にエアロゾル説を提案した。
  5. E. 2012年のスペクトルデータはエアロゾル説の予測と一致したが、エネルギー総量と屋内の目撃例は説明されないまま残り、論争は依然として続いている。
  6. F. 科学者たちは今や、球電が燃えるケイ素粒子によって引き起こされる、単一のよく理解された現象であることを証明した。
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正解: A, C, E

Prose Summary — (A)は1段落、(C)は3段落、(E)は4段落・5段落の要点である。