地球の公転と季節
地球は太陽の周りを1年で1周しています。これを公転といい、地軸の傾きによって四季が生まれます。
基本知識
地球の公転周期は約365.25日で、公転軌道はわずかに楕円(離心率0.017)です。公転の向きは自転と同じく北から見て反時計回り。
地球の地軸は公転面に対して約23.4度傾いており、これが季節の最大要因です。夏は北半球が太陽の方に傾き、日射が垂直に近く長時間当たって暑くなります。冬は逆で太陽光が斜めに短時間しか当たらず寒くなります。
夏至(6月21日頃): 北半球で太陽高度最大・昼最長。冬至(12月22日頃): 太陽高度最小・昼最短。春分・秋分: 太陽が真東から昇り真西に沈み、昼と夜の長さがほぼ等しい。
📘 重要用語
公転（ある天体が別の天体のまわりを回ること)
地軸（地球の自転軸。公転面に23.4度傾く)
夏至（北半球で太陽高度最大・昼最長。6月21日頃）
冬至（北半球で太陽高度最小・昼最短。12月22日頃）
春分・秋分（昼と夜がほぼ等しい。太陽は真東から昇り真西へ沈む）
南中高度（太陽が真南に来たときの地平線からの角度）
公転（ある天体が別の天体のまわりを回ること)
地軸（地球の自転軸。公転面に23.4度傾く)
夏至（北半球で太陽高度最大・昼最長。6月21日頃）
冬至（北半球で太陽高度最小・昼最短。12月22日頃）
春分・秋分（昼と夜がほぼ等しい。太陽は真東から昇り真西へ沈む）
南中高度（太陽が真南に来たときの地平線からの角度）
深掘り (背景・意義)
北緯φの地点の春分・秋分の南中高度は90-φ。夏至は90-φ+23.4、冬至は90-φ-23.4。たとえば東京(北緯約36度)では春分・秋分=54度、夏至=77.4度、冬至=30.6度。
地軸の傾きがなかったら、地球には季節がなく一年中同じ気候になります。逆に、火星(地軸傾き約25度)や土星(約27度)も季節があり、火星の季節は地球の約2倍の長さ(火星の公転周期が長いため)。
地軸はわずかに歳差運動(コマの首振り)もしており、約26000年周期で天の北極が変わります。今は北極星ですが、約12000年後はベガ(こと座)が北の指標星になります。
💡 ポイント
- 公転周期=約365.25日
- 公転方向=北から見て反時計回り
- 地軸の傾き=23.4度
- 夏至=6/21・冬至=12/22・春秋分=3/21・9/23頃
- 南中高度春秋分=90-緯度
- 夏至=90-緯度+23.4
- 冬至=90-緯度-23.4
注意点 (混同しやすい)
① 季節の主因は地軸の傾き。地球と太陽の距離ではない(近日点は1月で冬の方が近い)。② 夏至=昼が最長、冬至=昼が最短。「夏が暑い」のは1〜2ヶ月遅れる(地表の熱容量のため)。③ 南半球では季節が逆。④ 南中高度の式を覚える(緯度φ、夏至=90-φ+23.4)。
練習
- 地軸は公転面に対して何度傾いているか。
- 北半球の夏至はいつ頃か。
- 北緯36度の地点における春分の日の南中高度を求めなさい。