教室ブログ
こんにちは、個別指導Wam藤の木校です。
高校受験を間近に控えた中学３年の終わり頃、理科で「地球と宇宙」という単元があります。
星が嫌いな人はそんなにいないと思いますが、受験直前のドタバタした時期に、月だの星だのややこしい問題を解かされるので、イライラして、以降星の問題が嫌いになってしまう、という人も多いかもしれません。
でも、時間をかけて考えればそんなにも難しくはないものです。今回は星の動きを“時間をかけて”図を用いて取り組んでみましょう。
朝、東から太陽が昇り、夕方西へ沈んでいきます。これは太陽が動いているのではなく、地球が地軸を中心に西から東へ１日に１回転しているためです。これは大丈夫ですよね。
さて、地球に対して上から太陽の光が来ているとき、地球の上半分が昼側、下半分が夜側になります。いま地球の真ん中を北極点としたとき、下の図で地球の左側に立っている人にとって、北極点の方向が北ですから、反対が南、上側が西、下側が東になります。地球は西から東へ回転しているので、図では左回りになります。
さて問題、この人にとっていまは日の出の時刻でしょうか、日の入りの時刻でしょうか、正午でしょうか、真夜中でしょうか。
はい、日の入りが正解です。左回りに地球が回転していて西に太陽が沈んでいきます。
同様に、地球の右側に立っている人は日の出の時刻にいることになります。同じように考えると、次の図のように、地球の上に立っている人は正午、地球の下に立っている人は真夜中になります。東西の向きが逆になるのを注意してください。
以上を踏まえて、月の動きを考えてみましょう。
まず、時間（時刻）を問う問題。
いま真夜中に月が南中しています（上図）。地球は１日24時間で360°回転しているので、１時間で 360°÷24＝15° 東から西へ動いて見えます。地球の回転（自転）の方が速いんですね。このように月（つき）の動きで時間（時刻）を問う問題は地球の自転で変化します。
次に日（日付）を問う問題。「〇日後に」などを問う問題はたいていこちらです。
パターン１「同じ時刻に観察」編。
月（つき）は1ヶ月（約30日）で地球の周りを360°公転しているので、１日で 360°÷30日＝12° 西から東へ動いて見えます。毎日同じ時刻に観察すると、昨日より少し東寄り（上がりきっていない）のように見えるでしょう。
パターン２「同じ位置に見える時刻」編。
パターン１で説明したように、月（つき）は1日で12°東へ動くので、同じ位置に見えるためには地球がさらに12°自転しなくてはいけません。24時間：360°＝ｘ時間：12°とするとｘ＝0.8時間＝8/10時間＝48/60＝48分 となります。従って同じ位置に見える月は1日で約48分ずつ遅れることになります。今日午前0時に南中したのなら明日はおよそ0時48分に南中する（昨日はたぶん午後23時12分に南中した）、ということですね。まあ実際は一ヶ月が30日ジャストではないのでずれてきますが。
このように月（つき）の動きで日（日付）を問う問題は月（つき）の公転で変化します。時間（時刻）の場合とは違うので注意しましょう。
星の問題は地球も星も動いているのでややこしいですね。また、途中に計算がでてきて身構えてしまいますが、「月は〇日で〇度」などを覚えるよりも、計算方法を覚えて、試験時間中に計算する方が確実です。簡単な計算なので、ぜひ方法を覚えてください。
では星（星座）の動きはどうでしょう。
まず、時間（時刻）を問う問題は、月（つき）と同じで地球の自転で変化します。
地球は１日24時間で360°回転しているので、１時間で 360°÷24＝15° 東から西へ動いて見えます。
次に月（げつ）を問う問題。「〇ヶ月後に」などを問う問題はたいていこちらです。
パターン１「同じ時刻に観察」編。
星（星座）は十分に遠いところにあるので動きません。地球は1年（12ヶ月）で太陽の周りを360°公転しているので、1ヶ月で 360°÷12ヶ月＝30° 東から西へ動いて見えます。月が遅れるのに対して、星（星座）は進んでいくようにみえるのですね。
パターン２「同じ位置に見える時刻」編。
パターン１で説明したように、星（星座）は1ヶ月で30°西へ動くので、同じ時刻だともう先へ（西へ）進んでいるようにみえます。だから同じ位置に見えるのは同じ時刻より30度ぶん前になります。地球は１時間に15°東から西へ動くので、1ヶ月後に同じ星（星座）が同じ位置に見えるのは、30°÷15°／時間＝2時間前になります。
位置はともかくとして、見え方はどうでしょう。
見え方というと月（つき）か金星。まず月をみてみましょう。
月の「日（日付）を問う問題」でみたように、１日経つと（地球が一回転すると）月は12°動きます。だいたい3.5日分ずつの月を描いたのが下図です。
地球から見て月がAの位置にあるときが新月、Eの位置にあるときが満月です。
ではCの位置にあるとき、下のア～エのどれになるでしょうか。
新月から満月の中間ですからイかウですよね。いま地球でPの時刻（日の入り）のとき、太陽が西に沈む方向に月が明るいはずです。だからイとなります。
逆にGの位置は地球がQの時刻（日の出）なのでウになります。
月がBの位置にあるときはどうでしょうか。新月と半月の間なので三日月、でもアかエどちらでしょう。地球でPの時刻（日の入り）のとき太陽の方向に月が明るいはずですからアになります。
「いや、月はわかるが金星がわからないんだ」という人も多いでしょう。金星が難しく感じるのは形だけでなく大きさも変わるところです。金星は月と違って地球から離れたり近づいたりしているので、近づいたときに大きく見え、離れたときに小さく見えます。
下の図でいうと、C～Gのとき大きく見え、A～B、Hのとき小さく見えます。
金星がAの位置にあるときは「満月」（いや、金星だから「満・金星」？）なのですが、地球からは太陽に遮られ見えません。逆にEの位置にあるときは「新月」（これも金星だから「新・金星」？）なので、これも見えません。
地球でPの時刻（日の入り）から見えるのはB～D、Qの時刻（日の出）から見えるのはF～Hとなります。Pの時刻で見えるD（あるいはB、C）を「宵の明星」、Qの時刻で見えるF（あるいはG、H）を「明けの明星」と呼ばれています。
形の変わり方も月と少し違います。金星は、地球から見て45°の角度にあるとき（CかGのとき）に「半月」（いや金星だから「半・金星」）になります。金星自体は同じ速さで公転しているのですが、地球からみていると、金星が細い間（CからGまで）は大きく・速く変わり、「半月」（「半・金星」）よりも太い間（GからCまで）は小さく・ゆっくり変わることになります。
これで「地球と宇宙」の単元の問題が全て解けるわけではありませんが、混乱しがちな部分は押さえられたかなと思います。
中３生はもうすぐ高校受験ですね。検討を祈っています。
この記事をシェア
