透明半球を使って太陽動きと日の出時刻&方角を調べよう!

ダイヤモンド富士が見える条件は?

この富士山のてっぺんに太陽が昇っている割とよく見る写真、ダイヤモンド富士といいます。キレイですね。

この写真を撮るためには条件を考えて、なかなか高度な計算をしないと撮れません

このキレイな写真を撮るために考えなければならない条件はどんなものでしょか?

場所時間季節をよく計算して、限られた条件に合ったタイミングでしか撮ることができません。

太陽が動いているから難しいんだ!

そう!今回は太陽がどのように動いているのか考えていきましょう!

透明半球の使い方

太陽の動きを調べるには透明半球がピッタリです。

透明半球は地球に立っている人から見た空(宇宙)の様子を観察することができます

観察の時は十字の線と方角を合わせて使いますが、まずは、透明半球の中心に自分が立っていて、空を見上げているイメージを持ってくださいね。

自分が大きな半球の中にいるイメ-ジができればOK!

イラストで表すとこのような感じです。

天井を太陽や星が移動して、回っているように見えるイメージが出来れば完璧です。

この太陽や星が移動しているように見える半球を天球と呼び、自分(観測者)がたっている真上の点を天頂と呼びます。

透明半球は天球のモデルということですね。

POINT天球のどの場所に太陽が張り付いて見えるかを観察すれば、太陽がある方向がわかる

使い方

透明半球は油性ペンやシ-ルを使って直接記録します。

天球をイメ-ジしているので、透明半球の真ん中に観測者がいると考えます。

そして、観測者から見てペンの印の場所に太陽があるとイメ-ジします。

なので、記録する時は、油性ペンの先端の影が透明半球の中心に合わさるように印を打ちます。

こうすると、透明半球の中の観測者、ペンの印、実際の太陽が一直線上に並びますね。

自分(線の交点)とペンの先(太陽)が重なる場所を探すと太陽の角度がわかるんだね

これを1時間おきに記録していくと太陽の通り道がわかります

1時間ごとに点と点を結ぶようにヒモをかけるとこのようになりました。

透明半球でわかる太陽の動きをまとめると、

朝に東の空から日の出して、昼頃南の空に上がって、夕方に西の空に沈んでいくというということですね。

透明半球は太陽が出ている上半分を切り取ったものだと考えればOKです。

透明半球に線が無い時間は太陽が出ていない夜ってことだね

1時間おきに記録した点と点の間隔をみると、どの時間でもだいたい同じ長さになっていました。

ということは、太陽は同じ速さで動いていると考えられますね。

日の出・日の入りの時間

もう1つのポイントが日の出の時間と方角です。

日の出の時刻には観察を行っていませんが、かけたヒモによって日の出の方角と時刻を推測することができます。

観察は4月の下旬に行ったのですが、日の出は真東よりも北よりで日の出していることがわかりますね。

この理由については、夏が暑い理由と合わせて後で学習しましょう。

今日の課題

透明半球から日の出の時間を調べよう!

日の出の時間を観察してないのにどうしてわかるの?

ポイントは太陽が同じ速さで動いているという点です。

太陽が同じ速度で動いているのならば、透明半球の線から今日の日の出の時間を調べることができます!

透明半球にかけたヒモに時間ごとに打った点を写して、日の出の時間を調べてみましょう!

観察を始めたのは8時からで、最初の点から次の9時の点までの線の長さは3.1㎝、その次の点までは3.2㎝でした。

8時からの日の出までの長さは7.1㎝だったので、この数字を使って日の出の時間を考えてみます。

まずは、1時間で何㎝分の長さになるかですが、

だいたい3㎝くらいだね

そして8時から日の出まではだいたい7㎝なので、時間にすると7㎝÷3㎝で2時間20分くらいと考えられます

$1時間×\cfrac{7}{3}=2時間20分$ってことだね。

1時間=3㎝、20分=1㎝、7㎝=140分=2時間20分とも考えられるね。

ということは8時の2時間20分前に日の出したということなので、8時から2時間20分を引いて日の出時刻は5時40分とわかりますね。

透明半球で観察できるような太陽の動きを日周運動といいます。

透明半球の点の距離から日の出・日の入りの時刻がわかる

日時計と影の長さ

太陽の日周運動が一定の速さであることを利用した道具が日時計です。

電気がない時代に太陽の動きによってできる影を利用して時刻がわかるように精巧につくられました。

写真の日時計の棒はまっすぐ立っているのでなく、傾いていますよね。

これが精巧さのポイントで、真っ直ぐに立てると影の長さが変わってしまいます。

昼間の影の長さと、朝や夕方の影の長さは違いますよね。

太陽の高さと影の長さに関係があるんだね!

正午ごろは太陽が高い位置にあるので、影の長さは短くなりますが、朝や夕方の太陽が低い位置にある時間は影が長くなります。

夕方の帰り道にとても長い影を見つけたこともあると思います。

今日のまとめ

透明半球を使って太陽の日周運動を観察できる

太陽は1日を通して同じ速さで動く

透明半球の点の間隔から日の出・日の入り時刻を計算できる

次の授業

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