中学理科で学習する、星の日周運動と年周運動についてまとめました。
星も太陽と同じように南の空では東から上り西に沈む動きをしますが、北の空では沈まない星もあります。
また星は次の日に見てもほとんど同じ位置にありますが、1か月、2か月と経つと同じ時刻に見える星の位置がだいぶずれてきているのがわかります。
このような星の1日の動き、また1年を通じての動きについて、確認していきます。
星の日周運動
Norbert PietschによるPixabayからの画像
地球から見える星や太陽は一見わかりませんが、実際にはそれぞれ地球から異なった距離に存在します。これらの天体を1つの球の平面上に表したものを天球といいます。
天球上で、観測者の真上の点を天頂、天球上の北・天頂・南を結んだ線を天の子午線、地軸の延長線が天球と交わる点を天の北極、天の南極といいます。
天球
天球は地軸を延長した軸を中心に、東から西に回転しているように見えます。これを日周運動といいます。
日周運動は地球が地軸を中心に、西から東に自転しているために起こる、星や太陽の見かけの動きです。
方角ごとに星の日周運動を確認してみましょう。
北の空
北の空では北極星を中心に、1日1周星が反時計回りに動きます。（1時間に15°）
北極星はこぐま座の中で最も明るい2等星です。地軸の延長上にあるため、ほとんど動きません。
北斗七星、カシオペア座が北極星を中心にちょうど向かい合っているような形になっています。（どちらもよく出題されます。）
カシオペア座の★部分、北斗七星の★部分をちょうど5倍延長すると北極星が見つかります。
南の空
南の空では星は東から西に（左から右に）動いて見えます。
東の空
東の空では星は右上がりに動いて見えます。
西の空
西の空では星は右下がりに動いて見えます。
星の年周運動
天体は1年で1周、1日で約1度動いているように見えます。これは星や太陽が動いているからではなく、地球が公転していることによって起きる見かけの動きです。これを年周運動といいます。
地球は北極側から見ると、太陽の周りを反時計回りに回っています。（自転も北極側から見ると反時計回りに回っています。）
季節と星座
季節によって見える星座が変わってきます。
例えば下の図でＡの位置だと真夜中にしし座、Ｂの位置だと真夜中にさそり座、Ｃの位置だと真夜中にペガスス座、Ｄの位置だと真夜中にオリオン座が南の空に見えます。
地球がAの位置にあるときはペガスス座は見えません。太陽の方向にあるためです。
また、地球がＡの位置にあるときの季節は春、Bが夏、Cが秋、Dが冬になります。
季節ごとの南の空の主な星座
●春 … しし座、おとめ座
●夏 … さそり座
●秋 … みずがめ座、ペガスス座
●冬 … ふたご座、オリオン座
季節ごとの真夜中に見える星座も覚えておくと、問題で季節を問われたときすぐ答えられるでしょう。
季節の星座を忘れてしまっても、北極の向きで季節がわかります。夏は北極が太陽の方向に、冬は北極が太陽と反対の方向になります。
北極側から見ると地球が反時計回りに公転していることから、春・秋もわかりますね。
星の見える位置
星は1年で1周するため、1日に約1°、1か月で約30°東から西に、北の空では反時計回りに動きます。
日周運動では1時間に約15°動くため、2時間で約30°動きます。
そのため、1か月後に星が同じ位置に見えるのは、2時間早まります。
例えば3月1日午後10時にある星がウの位置に見えたとき、4月1日では午後8時にウの位置に見えることになります。
3月1日の午後8時だとイ、午後12時だとエの位置。
4月1日の午後6時だとイ、午後10時だとウ、午前0時だとエの位置になります。
南の空の星の動きを問う問題で、オリオン座がよく出題されます。
【問題編】星の日周運動と年周運動
次の問いに答えましょう。（星の動きに関する問題は、すべて日本から見た星の動きとなっています。）
問1 天体が1日1回地球の周りを回っているよう見える見かけの動きを、何といいますか。
▼答え問2 問1はなぜ起こりますか。次の（ ）に入る語句を答えましょう。
地球が（ ① ）を中心に（ ② ）から（ ③ ）に（ ④ ）しているため。
▼答え問3 下の図は北の空の星の動きを表しています。図を見て下の問いに答えましょう。
(1) 星Aは何という星ですか。
▼答え(2) 星Aはほとんど動いてないように見えますが、それはなぜですか。
▼答え(3) 北の空で他の星はaとbどちらに動きますか。
▼答え(4) 1時間に何°動きますか。
▼答え問4 下の図は星の動きを示したものです。東の空、西の空、南の空をそれぞれ記号で答えましょう。
問5 下の図は北極側から見た季節ごとの太陽、地球、星座の位置関係を示したものです。
(1) 秋は地球がA～Dのどの位置にあるときですか。
▼答え(2) 地球がBの位置のとき、真夜中に見える星座はどれですか。
▼答え(3) 地球がCの位置にあるとき、明け方に南の空に見える星座はどれですか。
▼答え(4) 1日中みずがめ座が見えないのは、地球がA～Dのどの位置にあるときですか。
▼答え問6 天体の年周運動は、地球がどのような運動を行っているために起こりますか。
▼答え問7 下の図はある日のオリオン座の動きを記録したものです。次の問いに答えましょう。
(1) 午後10時にオリオン座がウの位置にあるとき、同じ日の午前0時にはア～オのどの位置に見えますか。
▼答え(2) (1)の1か月後に、オリオン座がウの位置に見えるのは午後何時ですか。
▼答えまとめ
- 天体の日周運動は地球の自転、年周運動は地球の公転によって起きる、見かけの天体の動きのこと
- 北極星はほとんど動かない、北の空では北極星を中心に星が反時計回りに動く
- 東の空では右上、南の空では東から西（左から右）に、西の空では右下に動く
- 星は1時間に15°、1か月で30°動く
- 星がある時刻に見えるとき、1か月後は2時間早く同じ位置に見える