天球は、方向を表すモデル
天球は観察者を中心とした仮想の球面です。天体の見える方向を整理するモデルで、星までの実際の距離が同じという意味ではありません。太陽の位置を透明半球に記録するときは、水平・中心・方位を固定し、日時を残します。
観察地点・方位・日時
地球の運動と天体の動き — 攻略せよ。
STAGE 11 / EARTH SCIENCE / 中3
自転・公転・地軸の傾きを、観察の基準と見かけの動きからつなぐ。
KEY POINTS
地球の運動と天体の動き・8のポイント
見る場所・時刻・方位を明確にして考えよう。
自転が、1日の見かけの動きを生む
地球は西から東へ、約1日に1回自転します。観察者も地球とともに動くので、星は全体として東から西へ動くように見えます。北極側から見た地球の自転は反時計回りです。見る側を明示して向きを判断します。
自転 / 日周運動
北の空は、北極星付近を中心に
日本で北を向くと、星は北極星付近を中心に反時計回りに動くように見えます。北極星は地軸の延長方向に近いため、位置がほとんど変わりません。完全に静止とはせず、すべての星が東から昇り西へ沈むとも考えません。
日本で北を向く / ほとんど動かない
角度には、測る基準が必要
日周運動の円の中心のまわりに、24時間で360°進むとするモデルなら1時間で15°です。同じ星の移動角と時間間隔を対応させます。地平線に沿った方位角が、どの星でも1時間15°変化するという意味ではありません。
円の中心角 / 時間間隔
公転で、夜に向く方向が変わる
地球は太陽のまわりを約1年で1周します。同じ時刻に夜の側から見る宇宙の方向が季節とともに変わるので、見える星座も変わります。比較する地点・時刻・方位をそろえ、公転と自転を区別します。
公転 / 年周運動
同じ時刻の位置と、同じ位置の時刻
近似モデルでは、同じ時刻に見える星は1日約1°西へずれ、同じ位置に見る時刻は約4分ずつ早くなります。約30日なら約30°、約2時間に相当します。これは日付によるずれで、日周運動の1時間約15°と区別します。
約1°/日 / 約4分ずつ早い
地軸の傾きと公転が、季節をつくる
地軸は公転軌道面に垂直な方向から約23.4°傾き、1年の間ほぼ同じ方向を向きます。日本の夏は南中高度が高く昼が長くなり、地表が受ける太陽のエネルギーが多くなりやすくなります。北半球と南半球の季節は反対です。
傾き・高度・昼の長さ
南中高度の式は、地点の条件とセット
日本など北回帰線より北・北極圏より南では、春分・秋分の南中高度を90°－北緯で近似できます。夏至はさらに23.4°を加え、冬至は引きます。北緯35°なら順に55°、78.4°、31.6°です。南半球や回帰線内・極地方へ同じ式をそのまま適用しません。
緯度・半球・季節を確認
OBSERVE & EXPLAIN
基準から、見かけと実際をつなぐ
視点を決めて、時間の違いを比べる。
- CHECK 01基準をそろえる
地点・方位・日時を残す。
- CHECK 021日の変化
自転と日周運動を対応させる。
- CHECK 03季節の変化
公転で夜に向く方向が変わる。
- CHECK 04条件を確認
地軸・緯度・半球を明示して計算する。
WATCH OUT
ここでつまずかない
星まで同じ距離？
天球は方向を整理するモデルです。
すべて東から昇る？
北の空には沈まない星もあります。
夏は太陽に近いから？
主な原因は地軸の傾きと公転です。
15°は方位角？
日周運動の円の中心角で考えます。
UNIT TEST / 単元テスト
地球の運動と天体の動き 単元テスト
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