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月 は なぜ 形 を 変える の でしょうか。 そして、 太陽 が 月 に 隠れる 「日食」 と、 月 が 地球 の 影 に 入る 「月食」 は どう 起こる の でしょうか。 この 章 では、 地球・月・太陽 の 位置関係 から これら の 現象 を 説明 します。
キーワード: 公転・自転・満ち欠け・新月・上弦・満月・下弦・日食・月食・皆既・部分・金環・地軸 の 傾き
| 項目 | 値 |
|---|---|
| 月 の 直径 | 約 3500 km (地球 の 約 1/4) |
| 地球 から の 距離 | 平均約 38 万 km |
| 月 の 公転周期 | 約 27.3 日 (恒星 を 基準) |
| 月 の 満ち欠け 周期 | 約 29.5 日 (太陽 を 基準) |
| 月 の 自転周期 | 約 27.3 日 |
| 表面 の 重力 | 地球 の 約 1/6 |
月 の 公転周期 と 自転周期 が ぴったり 同じ (約 27.3 日) な ので、 月 は いつも 地球 に 同じ 面 を 向けて 回り ます。 反対側 ( 「月 の 裏側」) は 地球 から 永遠 に 直接見え ません。
| 公転 と 自転 が 一致 して いる と… | 結果 |
|---|---|
| 半周公転 する 間 に、 月 は ちょうど 半周自転 する | 同じ 面 が 地球 に 向く |
大事: 月 の 裏側 は、 1959 年 に ソ連 の 月探査機 ルナ 3 号 が 初めて 撮影 しました。 表 と は ちがう 地形 (クレーター が 多く、 海 が ほとんど ない) で した。
月 は 自分 で 光って いません。 太陽 の 光 を 反射 して 光って います。 月 は 地球 の まわり を 約 1 か月 で 公転 する ので、 太陽・月・地球 の 位置関係 が 日々変わり、 地球 から 見える 「光って いる 部分」 の 形 が 変わって 見える の です。
| 形 | 月 の 位置 (太陽・地球・月) | 見える 時間帯 | 見える 方角 |
|---|---|---|---|
| 新月 | 地球 から 見て 太陽 と 同じ 方向 | (見えない) | — |
| **[[上弦 | じょうげん]] の 月** | 太陽 の 90° 東 (地球 から 見て) | 夕方 〜 真夜中 |
| 満月 | 地球 から 見て 太陽 の 反対側 | 一晩中 | 東 → 南 → 西 |
| **[[下弦 | かげん]] の 月** | 太陽 の 90° 西 (地球 から 見て) | 真夜中 〜 朝 |
| 月齢 | 形 | 名前 |
|---|---|---|
| 0 | ○ (見えない) | 新月 |
| 3 | ) (細い) | 三日月 |
| 7-8 | D 形 | 上弦 (じょうげん) |
| 13-14 | ○ (満ちる 直前) | 十三夜 |
| 15 | ● (まんまる) | 満月 |
| 22-23 | ( | 下弦 (かげん) |
| 26-27 | ( (細い) | 有明 (ありあけ) の 月 |
| 29.5 | ○ (見えない) | 次 の 新月 |
「弦 (げん)」 と は、 弓 の 弦 = 直線部分 の こと。
| 月 | 月 が 沈む と き の 形 |
|---|---|
| 上弦 | 直線部分 (弦) が 上 を 向いて 沈む (右 が 光って いる D 形) |
| 下弦 | 直線部分 (弦) が 下 を 向いて 沈む (左 が 光って いる ⊃ 形) |
月 は 地球 の まわり を 約 27 日 で 一周 する ので、 1 日 で 約 13° 東 へ 移動 します。 この ため、 月 が 同じ 場所 に 見える 時刻 は 1 日約 50 分 ずつ 遅く なって いき ます。
| 月 の 形 | 日没時 の 月 の 位置 |
|---|---|
| 三日月 | 西 の 低い 空 |
| 上弦 | 南 の 空 |
| 満月 | 東 の 空 |
| 下弦 | (見えない、 真夜中 に 東 から 出る) |
ポイント: 月 が 「東 の 空 で 満月」 = 太陽 が 西 に しずん だ 直後。 「南 の 空 で 満月」 = 真夜中 (夜 12 時)。 「西 の 空 で 満月」 = 朝 が 近い。
太陽・月・地球 が この 順番 で 一直線 に 並んだ と き、 月 が 太陽 を 隠す 現象 を 日食 と いいます。 必ず 新月 の とき に 起こり ます。
月 と 地球 の 距離 や 並び方 に よって、 3 つ の 種類 が あります。
| 種類 | 起こり方 | 見え方 |
|---|---|---|
| **[[皆既日食 | かいきにっしょく]]** | 月 が 太陽 を 完全 に 隠す |
| **[[部分日食 | ぶぶんにっしょく]]** | 月 が 太陽 の 一部 だけ を 隠す |
| **[[金環日食 | きんかんにっしょく]]** | 月 が 遠く に あり、 太陽 を 完全 に 隠せ ない |
金環 が 起こる 理由: 月 の 公転軌道 は 楕円 な ので、 地球 から の 距離 が 変わり ます。 月 が 遠い 位置 に いる 時 に 日食 が 起こる と、 月 の 見かけ の 大きさ が 太陽 より 小さく、 完全 に 隠せ ない の です。
新月 は 毎月 ある のに、 日食 は 数年 に 1 回 しか 起こり ません。 これ は、 月 の 公転軌道 が 地球 の 公転軌道 に 対して 約 5° 傾いて いる から です。 だから ほとんど の 新月 では、 月 は 太陽 の 少し 上 や 下 を 通って しまい ます。
| 並び順 | 太陽 — 月 — 地球 |
|---|---|
| 月 の 種類 | 新月 |
| 影 が 落ちる 場所 | 地球 |
| 必要 な 条件 | 月 と 太陽 が ほぼ 同じ 高さ の 軌道上 に ある |
太陽・地球・月 が この 順番 で 一直線 に 並んだ と き、 月 が 地球 の 影 に 入る 現象 を 月食 と いいます。 必ず 満月 の とき に 起こり ます。
| 種類 | 起こり方 |
|---|---|
| **[[皆既月食 | かいきげっしょく]]** |
| **[[部分月食 | ぶぶんげっしょく]]** |
皆既日食 と ちがって、 皆既月食 では 月 が 真っ黒 に は ならず、 赤銅色 (くらい 赤色) に 見え ます。 これ は、 地球 の 大気 を 通った 太陽光 の 中 で、 赤い 光 だけ が 屈折 して 月 に 届く から です (青い 光 は 散乱 されて しまう ため)。 朝焼け・夕焼け が 赤い 理由 と 同じ です。
| 項目 | 日食 | 月食 |
|---|---|---|
| 起こる 月 | 新月 | 満月 |
| 並び順 | 太陽 — 月 — 地球 | 太陽 — 地球 — 月 |
| 隠す 物 | 月 が 太陽 を 隠す | 地球 の 影 が 月 を 隠す |
| 見える 範囲 | 地球上 の 一部 (細長い 帯) | 月 が 見える 地域全部 |
| 持続時間 | 数分 (皆既) | 1 〜 数時間 |
| 観察 の 安全性 | 危険 (日食 グラス 必須) | 安全 (肉眼 で OK) |
大事: 日食 と 月食 を 取り違え やすい の で、 「日食 = 太陽 (日) が 食べられる、 月食 = 月 が 食べられる」 と 名前 から 覚え ましょう。 そして 「太陽・月・地球」 と 「太陽・地球・月」 の 並び順 で 区別 します。
地球 が 1 年 で 太陽 の まわり を 公転 する 間 に、 私たち は 春・夏・秋・冬 を 経験 します。 季節 が 起こる 主 な 原因 は、 地球 の 地軸 が 公転面 に 対して 約 23.4° 傾いて いる こと です。
× よくある 誤解: 「夏 は 地球 が 太陽 に 近い から、 冬 は 遠い から」 ← これ は 間違い。 北半球 が 夏 の と き、 地球 は 太陽 から むしろ 少し 遠い 位置 に あります。
| 季節 | 地球 の 位置 | 北半球 の 受け 方 |
|---|---|---|
| 夏至 (6月 22 日 ごろ) | 北極 が 太陽側 に 傾く | 太陽 が 高く 上がる、 昼 が 長い、 強い 日差し |
| 秋分 (9月 23 日 ごろ) | 中間 | 昼 と 夜 が ほぼ 同じ |
| 冬至 (12月 22 日 ごろ) | 南極 が 太陽側 に 傾く | 太陽 が 低い、 昼 が 短い、 弱い 日差し |
| 春分 (3月 21 日 ごろ) | 中間 | 昼 と 夜 が ほぼ 同じ |
| 季節 | 真昼 の 太陽 の 高さ (東京) |
|---|---|
| 夏至 | 約 78° |
| 春分・秋分 | 約 55° |
| 冬至 | 約 31° |
夏 が 暑く 冬 が 寒い 理由 は、 大きく 2 つ あります。
| 理由 | 説明 |
|---|---|
| ① 太陽 の 高 さ | 太陽 が 高い → 同じ 面積 に 当たる 光 が 強い |
| ② 昼 の 長さ | 昼 が 長い → 1 日 に 受ける 光 の 量 が 多い |
ある 緯度 の 場所 の 真昼 の 太陽 の 高さ (= 南中高度) は、 次 の 式 で 求められ ます (北半球)。
| 季節 | 南中高度 |
|---|---|
| 春分・秋分 | 90° − 緯度 |
| 夏至 | 90° − 緯度 + 23.4° |
| 冬至 | 90° − 緯度 − 23.4° |
例: 東京 (北緯約 35.7°) の 春分 の 南中高度 = 90° − 35.7° = 約 54.3°
ポイント: 同じ 日 でも、 緯度 が 変われば 南中高度 は 変わります。 だから 沖縄 は 夏 が 強烈 に 暑く、 北海道 は 比較的涼しい の です。
日食 は 太陽 を 直接見る こと に なり ます。 一瞬 でも 肉眼 で 見ると 失明 する 危険 が あります。
| やって は いけない こと | 理由 |
|---|---|
| 肉眼 で 太陽 を 見る | 数秒 で 網膜 が 焼ける |
| サングラス で 見る | 太陽光 を 十分 に カット できない |
| 黒い 下じき で 見る | 紫外線 を 通して しまう |
| 色 セロハン を 重ねる | 同上、 危険 |
| すす を つけた ガラス | 危険 (むかし の 方法、 現在 は 推奨 されない) |
| 望遠鏡・双眼鏡 で 直接見る | 一瞬 で 失明 |
| 安全 な 方法 | 説明 |
|---|---|
| JIS 規格 の 日食 グラス | 太陽光 を 99.999 % 以上 カット する 専用品 |
| 太陽投影板 | 望遠鏡 で 紙 に 投影 |
| ピンホール 投影 | 厚紙 に 小穴 → 別 の 紙 に 像 を 投影 |
| 木 の 葉 の 影 を 観察 | 木漏れ 日 が 三日月形 に なる の を 楽しむ (安全) |
月食 は 月 を 見る だけ な ので、 肉眼 で 安全 に 観察 できます。 ただし 夜 の 観察 な ので、 次 の こと に 注意 しましょう。
満月 は 思った 以上 に まぶしく、 望遠鏡 で 見ると 目 が 慣れる の に 時間 が かかり ます。 ムーン フィルター (望遠鏡用 の 減光 フィルター) を 使う か、 ぼうし の つば で 周囲 の 光 を 遮 (さえぎ) る と 楽 です。
次 の 章 へ: ここ まで で 宇宙 と 地球 の 動き を 学びました。 次 は 視点 を 地球 に もどして、 私たち を 取り巻く 「自然」 と そこ に 暮らす 生き物 たち の つながり を 学びます。