中3地学【季節による太陽の動き】

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1.南中高度の公式

■太陽の南中高度の公式(北半球の場合)

春分(3/20ごろ)・秋分(9/20ごろ) = 90-x
夏至(6/20ごろ) = 90-x+23.4
冬至(12/20ごろ) = 90-x-23.4

xは観測地点の北緯とする。
また地軸が公転面の垂直方向に対して23.4度傾いているとする。
→【南中高度の公式】←も参照。

この公式から北半球での太陽の南中高度は
春分・秋分の日を基準として

夏至→春分・秋分よりも23.4度高い
冬至→春分・秋分よりも23.4度低い

ことがわかります。

2.季節による太陽の動き

以下では北半球での太陽の動きを考えます。

春分・秋分の日

先ほどの「太陽の南中高度の公式」と「北極星の高度=その土地の北緯」より
↓のように太陽の動き(日周運動)は示されます。
→【北極星の高度】←  /  →【太陽の日周運動】←も参照。

このときの太陽の動き(日周運動)は
真東で日の出→南中→真西で日の入り
という動きです。

夏至の日

先ほどの「太陽の南中高度の公式」より
「夏至の日の太陽の南中高度」は「春分・秋分の日」に比べると23.4度高いです。
それを図に示しましょう。(↓の図)

太陽は地軸を中心に日周運動をしています。

その様子を書き記すと
北半球における夏至の日の太陽の動きは↓のようになります。

冬至の日

先ほどの「太陽の南中高度の公式」より
「冬至の日の太陽の南中高度」は「春分・秋分の日」に比べると23.4度低いです。
それを図に示しましょう。(↓の図)

ここで太陽は地軸を中心に日周運動をしています。

その様子を書き記すと
北半球における冬至の日の太陽の動きは↓のようになります。

四季の太陽の動き

これまでのそれぞれの季節の太陽の動きをまとめると↓のようになります。

これを天球全体で考えた図が↓です。

さらにこれを横から見た図が↓です。

ここに角度の関係性も書き足してみましょう。

※あくまでこれは「北半球」から見た太陽の動きです。赤道や北極や南極、南半球では異なりますよ。

この図から太陽の動きについて↓のようにまとめることができます。

*特に日の出、日の入りの方角のちがいを押さえておこう。

また南中高度の違いから
なぜ「日本の夏は暑いか」「日本の冬は寒いか」を考えることもできます。

それは一定面積あたりに受ける「太陽からのエネルギー」の量が夏至の日>冬至の日となっているからです。(↓の図)


POINT!!

・天球上で、各季節の太陽の日周運動の道筋は異なってくる。
・夏至、冬至の日の出、日の入りの方位を押さえよう。
・季節による太陽からのエネルギーの受け取り方の違いを押さえよう。

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