理科３年　地学

 年周運動
 地球上の方位の決め方
①年周運動：
地球の公転によって星が1ヶ月に約30°（1日1°）動いて見える運動のことです。

②星の年周運動：
地球が太陽の周りを公転することで、星が1ヶ月に約30°（1日1°）動いて見える現象です。
この運動は、地球上での方角によって星座の見え方が変わります。

(1)方角ごとの星の動き：
北極側から見た地球の公転図を考えると、星座は真夜中に観測すると最初は東の空に見えます。
地球が90°公転して3か月が経つと、同じ真夜中には南の空に見えるようになります。
さらに3か月が経過し90°公転すると、今度は西の空に見えるようになります。

(2)時間帯による星座の見え方の違い：
昼から夜へ変わる境目が夕方であり、冬の夕方にはオリオン座が東の空に見えます。
朝から昼に変わる境目が朝であり、冬の朝方にはオリオン座が西の空に見えます。

③例題：
[問題]

　

上の図は地球を北極の真上から見たものである。
次の各問いに答えよ。

(1) 地球の北極と南極を結ぶ軸を何というか。
(2) 地球は(1)の軸を中心に1日に1回転している。この運動を何というか。
(3) (2)の向きは、図中のa、bのどちらか。
(4) 図の状態のとき、日の出(6時)をむかえている地点はA～Dのどこか。
(5) 図の状態のとき、正午(12時)をむかえている地点はA～Dのどこか。

[解答]
(1) 地軸　
(2) 自転　
(3) a　
(4) D　
(5) C

[解説]

　

(1) 地球の北極と南極を結ぶ軸を地軸という。

(2) 地球は地軸を中心にして1日に1回転しているが、この運動を自転という。

(3) 地球の自転の方向を求めるときは、
「ネジを北極の方向に進めるように回転したときのネジの回転方向が自転の方向である」
という便宜的な方法を使うことができる。
これで求めるとaが自転の方向と分かる。

(4) 地球がaの方向に自転するので、Dでは夜(暗)→昼(明)に移る。
したがってDは日の出の位置である。

(5) Dの6時間後のCが正午の位置である。
 [要点－四季の星座]
①星座：
天球を赤経・赤緯の線に沿った境界線で区切った領域のことです。

②四季の星座
地球が公転することで、季節ごとに見える星座が移り変わります。
春、夏、秋、冬に見える星座を覚えておくと便利です。
例えば、春には「しし座」「おとめ座」、
夏には「さそり座」「いて座」、
秋には「ペガスス座」「みずがめ座」、
冬には「オリオン座」「おうし座」が見えます1。

③星座の見える方角:
地球の公転によって星座の見え方が変化します。
夏の真夜中には「さそり座」が南中します。
また、明け方には「みずがめ座」、日没直後には「しし座」が南中します。

④季節ごとの星座の見える方位：

　

(1)地球の公転の方向は、A → B → C → Dです。
(北極へ右ねじを進めるときの回転方向)。

(2)北半球では、北極が太陽の方に傾くAが夏で、秋はB、冬はC、春はDです。

(3)地球がA(夏の位置)にあるとき、
日没はa地点で、上方向が北なのでさそり座は東の方位に見えます。

(4)真夜中はb地点で、左方向が北なのでさそり座は南の方位に見え、
しし座は西の方位に見えます。

(5)真夜中に南中する星が季節の星座です。
さそり座は夏、オリオン座は冬の星座です。

⑤黄道：
太陽が年周運動によって天球上を移動するときの通り道を指します。
具体的には、地球から見た太陽の位置が星座と重なる部分を黄道と呼びます。
この黄道は、西から東へと移動しているのです。

　

(1)地球がRにあるとき、北極が太陽の方向を向いているので季節は夏で、
太陽はふたご座の方向に見えます。

(2)R → Sと公転するのでSの季節は秋で、このとき太陽はおとめ座の方向に見えます。

(3)このことより、夏から秋にかけて太陽は、ふたご座 → かに座 → しし座 → おとめ座と
動いていくように見えます。

(4)このような天球上の太陽の通り道を黄道といいます。
 四季の星座
①例題：
[問題]

　

図は四季の太陽と地球の位置、および黄道付近にある4つの星座を示したものである。

(1) 日本の夏至の日の地球の位置はどれか。A～Dから選べ。
(2) (1)の位置に地球があるとき、一晩中見える星座は図の4つの星座のうちのどれか。
(3) ①みずがめ座が真夜中に南の空に見えるのは、地球がA～Dのどの位置に来たときか。
また、②その季節は春分、夏至、秋分、冬至のどれか。

[解答]
(1) A　
(2) さそり座　
(3)① B　② 秋分

[解説]

　　　

(1)まず、地軸の傾き方からA～Dの季節を判断する。

(2)北極が太陽の方向に傾いているとき、北半球の季節は夏である。
北極が太陽の方向に傾いているとき、北極は24時間、日があたる。
また、北半球では太陽の高度が高いため気温が高くなる。　

(3)したがって、Aが夏(夏至)であるとわかる。
地球の公転方向より、A(夏) → B(秋) → C(冬) → D(春)と判断できる。

(4)地球がAの夏の位置にあるとき、地球から見て太陽と反対の方向にさそり座がある。

(5)上図のP地点は、明 → 暗にうつる地点なので日没時である。

(6)P地点では下の方向が北なので、さそり座のある左方向は東の方位である。

(7)真夜中の位置Qでは、右の方向が北なので、さそり座は南の方向に見える。
すなわち、さそり座は真夜中に南中する。

(8)次に、Rの位置は暗 → 明にうつる地点なので明け方の位置である。
Rでは上の方向が北なので、さそり座のある左方向は西である。

(9)以上より、
夏に地球から見て太陽と反対の方向にあるさそり座は、
日没時に東の空に現れて真夜中に南中し、明け方に西に沈む。

(10)すなわち、さそり座は夏には一晩中見ることができる。
地球から見て太陽と反対の方向にあって、真夜中に南中し一晩中見える星を、
その季節の星座という。

(11)さそり座は夏の星座である。
問題の図では、
秋(B)の星座はみずがめ座、
冬(C)の星座はおうし座、
春(D)の星座はしし座である。
 黄道と季節の星座
①例題：
[問題]
下の図は、地球が太陽のまわりを回る様子と各季節に見られる星座を模式的に描いたものである。

　

(1) 地球から見ると、太陽は各星座の中を12ヶ月かけて1周していくように見える。
このように季節ごとに見える星座や太陽の位置が1年をかけて移動するように見える運動を何というか。
漢字4文字で答えよ。
(2) 天球上を太陽が通っていくように見える道筋を何というか。
漢字2文字で答えよ。
(3) 北半球にいる我々が、冬の真夜中ごろ南の空に見ることができる星座を次の中から1つ選べ。
[ いて座　おとめ座　ふたご座　うお座 ]

[解答]
(1) 年周運動　
(2) 黄道　
(3) ふたご座

[解説]
(1) 星座や太陽の位置が1年をかけて移動するように見える運動を年周運動という。
(2) 天球上を太陽が通っていくように見える道筋を黄道という。
(3) ある季節に、太陽－地球－星座 と太陽と反対の位置にある星座をその季節の星座といい、
真夜中に南中して南の空に見える。
したがって、図より、冬の星座は、オリオン座、おうし座、ふたご座などで、
冬の真夜中ごろ南の空に見ることができる。
 北天の星の年周運動
①例題：
[問題]

　

上図は、千葉県内のある場所で観察した5月1日20時の北天の星の位置である。

(1) 図の星Bはいつも同じ位置に見える。
この理由を次の中から選びなさい。
ア　Bの星は天頂付近にあるから。
イ　Bの星は赤道の真上にあるから。
ウ　Bの星は地軸の延長線上にあるから。

(2) 図の星Aがウの位置に見えるのは、同じ晩の何時ですか。
(3) 図の星Aが20時にオの位置に見えるのは、何ヶ月後ですか。
(4) 図の星Aが11月1日にキの位置に見えるのは、何時ですか。

[解答]
(1) ウ　
(2) 午前2時　
(3) 5ヶ月後　
(4) 22時

[解説]

　
(1) 星Bは北極星で地軸の延長線上にあり、地球の自転の回転軸の上にあるため、
位置を変えないように見える。

(2) 図2の北極星Bの方向は北。
北の右が東、左が西で、星は東から西へ日周運動を行うので、
図のように反時計回りに回転する。

星は1時間に15°　(360°÷24(時))回転するので、
Aからウへは90°÷15°＝6(時間)かかる。
よってウに来るのは5月1日20時の6時間後の5月2日2時(午前2時)になる。

(3) 星の年周運動で同じ時刻に見える星の位置は、
1ヶ月に30°(360°÷12(月))東→西にずれる(日周運動の方向と同じ)。

Aからオまで150°回転しているので、
この星が20時にオの位置に見えるのは150°÷30°＝5(ヶ月)後になる。

(4) この星が6ヶ月後の11月1日の20時に見える位置は、
0°×6(月)＝180°回転したカである。
カからキまで30°なので、30°÷15°＝2(時間)かかる。

したがって、この星がキの位置に来るのは22時になる。