予習シリーズ理科 5 年下第 07 回地球と太陽（2） 解説 ＜学習のポイント＞ 第 7 回の予習シリーズの解説は，よくできていると思います。そこで今回は，予習シリーズに従って 補足説明をします。説明中の数字の図番号は，予習シリーズの図番号です。 １ 太陽の年周運動 （図 1）について 少しわかりにくい説明ですね。下の図を見てください。 （北極の上から見た図です。）地球が X の位 置にあるとき，太陽と同じ方向に A 座があります。もちろん，太陽と同じ方向にありますから，A 座 を見ることはできません。次に，地球が Y の位置まで公転すると，今度は太陽の方向に B 座がありま す。このように，地球が公転することによって，太陽の方向にある星座は移り変わっていきます。こ こう どう の太陽の方向と重なる星座を「黄道十二星座」といい，星占いの星座はこれを指しています。つまり， ちょうど太陽と A 座が重なるころに生まれた人は，「A 座の人」ということになります。 B座 地球 X A座 Y （1）地球の公転 地球の公転の向きは，北極の上から見て反時計回り。（自転と同じ） びゃく や 北極の地軸が太陽の方に傾いているのが北半球の夏至（北極点は 白 夜＝太陽が沈まない。） 地球が 1 年をかけて公転している軌道をふくむ面を「公転面」という。 地球の地軸は，公転面に対して 66.6 度，公転面に垂直な線に対して，23.4 度傾いている。 （テスト ではどの角度を聞かれているのか注意！） （2）地球の公転によって起こる現象 特に補足はありません。 加藤理数学院 1 予習シリーズ理科 5 年下第 07 回地球と太陽（2） ２ 解説 季節の変化 （1）太陽の南中高度の変化 春分・秋分の日の南中高度については，前回に学習しました。春分・秋分の日は，太陽光は赤道に 対して平行になっていて，南中高度は「90°－（その土地の緯度）」で求められます。（よくわからな い人は，第 6 回の練習問題解説を見てください。 ）ここでは，夏至と冬至の南中高度について説明しま す。 夏至の日は，下の図のように，北極の地軸が 23.4°太陽の方に傾いています。すると，赤道も 23.4° 右側が下がり，また，地面を表す青色の線も 23.4°右まわりに回転することになります。したがって， 南中高度（図の X の角度）も太陽光に対して 23.4°大きくなることになります。つまり，夏至の日の 南中高度は，春分・秋分の日の南中高度より 23.4°高くなることになります。逆に冬至の日は，春分・ 秋分の日の南中高度より 23.4°低くなることになります。 Y X 夏至 冬至 春分・秋分の日の南中高度 「90°－（その土地の緯度）」←これが基本 夏至の日の南中高度 「90°－（その土地の緯度）＋23.4°」 冬至の日の南中高度 「90°－（その土地の緯度）－23.4°」 （2）日かげ曲線 問題を解きながら解説します。 （3）日の出・日の入りの方位の変化 右の図は，夏至の日の日の出の状態を表したものです。北極の 地軸が太陽の方に傾いているために，日の出の方向は，真東より 北 西 も北寄りにずれていますね。 （春分・秋分の日の日の出の方向は， ちょうど真東です。）地軸の傾きは 23.4°ですが，地球は球形を しているために，平面に描いた右図よりもオレンジ色の太陽光線 東 南 と真東の方向との間の角度は，23.4°よりも少し大きくなり，約 30°北にずれます。ここで，夏至（夏）のイメージから，日の出 の方向を「南寄り」と間違わないようにしましょう。 地軸が太陽光線に対して逆に傾いている冬至の日の出の方角は，真東より約 30°南寄りとなります。 春分・秋分の日は，太陽は真東から出て，真西に沈む。 夏至の日は，太陽は真東より北寄りから出て，真西より北寄りに沈む。 冬至の日は，太陽は真東より南寄りから出て，真西より南寄りに沈む。 加藤理数学院 2 予習シリーズ理科 5 年下第 07 回地球と太陽（2） 解説 春分は 3 月，夏至は 6 月，秋分は 9 月，冬至は 12 月。 下の図は，1 年間の日の出の位置の変化を表したものです。6 月（夏至）は太陽は最も北よりから出 ます。逆に 12 月（冬至）は最も南寄りから出ます。また，春分（3 月）と秋分（9 月）はちょうど真 東から出ます。残りの月も描くと，日の出の位置が毎日少しずつ変化し，1 年経つと同じ位置にもどる ことがわかると思います。 6月 5月 4月 3月 2月 1月 7月 8月 9月 10 月 11 月 ←北 東 12 月 南→ （4）昼と夜の長さの変化 右図は夏至の日の地球の図です。 （太陽光は描いてありませんが，右か B ら太陽光が来ていることは，できている影で判断してください。）A～D A の各地点で，黒色の矢印とオレンジ色の矢印の長さの割合で，夜と昼の 長さがわかります。 図を見てわかるように，夏至では北の地点ほど昼の長さが長くなり， A 地点（北緯 66.6 度）以北では，夜がありません。つまり地球が自転し ても，太陽光のあたる昼の部分しか通らないので，太陽が沈みません。 C D 逆に D 地点（南緯 66.6 度）以南では，太陽は出てこず，一日中夜です。 冬至の日は，同じ図で影の部分を右側にして考えれば，黒色の矢印が昼の長さ，オレンジ色の矢印 が夜の長さとなり，南の地点ほど昼が長くなるのはわかると思います。 ３ 地温と気温の 1 年の変化 （1）太陽高度と地温・気温の 1 年の変化 （2）昼・夜の長さと地温・気温の 1 年の変化 前回，1 日の中で太陽高度の最高（12 時頃）→最高地温（13 時頃）→最高気温（14 時頃）という勉 強をしました。1 年の間でも，太陽高度の最高（6 月：夏至）→最高地温（7 月）→最高気温（8 月） というように変化します。 加藤理数学院 3 予習シリーズ理科 5 年下第 07 回地球と太陽（2） ４ 解説 地球各地の太陽の動き 予習シリーズとは少し違う解釈をしてみましょう。これが理解できれば，地球上の各地点ごとに覚え るのではなく，1 つの図を元に，どの地点の太陽の動きも考えることができます。 右の図は，赤道上の地点の太陽の動きを表したものです。 ・緑の線→春分・秋分 太陽は真東から出て，南中高度は（ 90 - 0 = ）90°，つまり真 上を通って，真西に沈みます。 西 北 南 東 ・赤の線：夏至 太陽は真東より北寄りから出て，南中高度は， （ 90 - 0 + 23.4 = ） 113.4°→南の地面から真上を通り越して、北の地面から 66.6°北 中。そして真西より北寄りに沈みます。 ・青の線：冬至 太陽は真東より南寄りから出て，南中高度は， （ 90 - 0 - 23.4 = ）66.6°，そして真西より南寄りに 沈みます。 黒色の点が日の出，紫色の点が日の入りを表しますから，黒→紫（上側）が昼間，紫→黒（下側） が夜の間の太陽の動きです。どの季節も昼と夜の長さはほぼ同じです。 次に右の図を見てください。 この図で，赤道上の地点の地面は赤色，北緯 45 度の地点の地面は緑色， 北極点 北極点の地面は青色で示してあります。赤と緑の線の角度を比べると，緑 の線は，赤の線より北の地面が 45 度下がっています。これを右上の図で， 北の地面を 45 度下げて描いたのが，下の図 A で，図 A を反時計回りに 45 度回したのが図 B です。（そうすると，地面が水平になりますね） 西 西 北 南 O 北 南 東 東 45 度下げる 図 A 加藤理数学院 図 B 4 予習シリーズ理科 5 年下第 07 回地球と太陽（2） 解説 同じように，北の地面を 90 度下げたのが図 C で，図 C を反 時計回りに 90 度回転させ，地面を水平にしたのが図 D です。 これが北極点での太陽の動きになります。 図 D を見ると、太陽は自分のまわりを左から右に向かって動 西 北 南 東 き、夏至の日から日に日にその高度は下がっていって、秋分の 日には水平線に沿って動き、その後、秋分の日まで太陽が昇っ 90 度下げる てこないことがわかります。 また、図 D には方位が書いてありませんが，北極点に立つと， どの方角も「南」です。（どちらに向かって歩いても，南極点 図 C に着くはずですね。） もうおわかりかと思いますが，南半球の太陽の動きを調べるには，今まで と逆に南の地面を下げて考えれば良いわけです。はじめは考えにくいかもし れませんが，これを理解すると，後々とても楽です。頑張ってマスターして ください。 図 D 加藤理数学院 5
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