中3理科【天体】金星の公転と満ち欠けまとめと問題

金星の公転と満ち欠けのまとめと問題です。

金星の公転周期と自転周期について、金星の位置によって地球から金星がどのような形・大きさ・方角に見えるのか、よいの明星と明けの明星、最大離角や合についても確認します。

金星の公転

金星は惑星であり、自転しながら太陽の周りを公転しています。北極側から見ると、地球と同じように反時計回りで公転しています。金星の公転周期は地球の公転周期より短いです。

なお金星の自転周期は243.02日（自転の向きは地球と逆）で、公転よりも長いです。

内惑星のため真夜中には見えず、明け方と夕方しか見ることができません。

金星の満ち欠け

金星は太陽の光を反射して光ります。－3.9等星～－4.7等星と地球からの距離によって明るさが変化しますが、非常に明るいです。

金星は約1年7か月の周期で満ち欠けして見えます。金星は地球から遠いほど小さく丸く見えて、地球に近いほど大きく欠けて見えます。

金星と地球の位置関係によって下の図のように見えます。

上の図で、B～Eは夕方の西の空（よいの明星）に、G～Jは明け方の東の空（明けの明星）に見えます。

金星がAの位置（外合）にあるときは太陽の後ろになるので見えません。B、Jのように地球から離れているときは金星は小さく見えてあまり欠けず、円に近い形で見えます。

C、Iのときは半月ではなく、少し膨れているように見えます。

半月の形に見えるのは太陽ー地球ー金星が作る角が最大になるD、Hの位置です（最大離角は約48度）。

地球にかなり近づくE、Gの位置では三日月のような形になります。

Fの位置（内合）は金星が地球に最も近づきますが、太陽と同じ方向にあるため金星を見ることができません。

金星の見え方と考え方

金星がどうして上の図のように満ち欠けして見えるのか、図に線を書き入れて考えてみます。

まず地球と金星の真ん中を線で結び、さらにその線と垂直な線を金星の真ん中にひきます。

下の図の枠で囲っている部分が地球から見える部分になります。今回の場合金星の右側半分が光って見えることがわかります。

金星が見える位置

A~Eの位置では金星は西の空に、G～Jの位置では金星は東の空に見えます。A、Fの位置にあるときは金星は見えません。

数か月後に金星がどの位置に見えますか？というような問題もよく出題されます。金星だけでなく地球も動いていることを考慮しないといけません。

金星の公転周期は224.7日なので、1か月あたり360÷224.7×30=約48度、地球は1か月あたり約30度、北極側から見て反時計回りに動いていきます。

つまり1か月あたり金星の方が48－30＝18度先へ進むことになります。2か月で36度、半年後なら108度先へ進んでいることになります。そのため、上のCやDの位置から2か月後はまだ金星は東の空に見えません。

Eの位置から2か月後ならG~Hの間ぐらいと考えられるので、金星が明け方東の空に見えることになります。

なお、金星と月では月の方が速く動いて見えます。月は1日約12度、金星は1日約1.6度公転しています。

【問題編】金星の公転と満ち欠け

問1 金星が夕方にみえるとき（　　　　　）と呼ばれ、（　　　　　）の空に見えます。

問2 金星は真夜中に見ることができますか。

問3 金星の公転周期は次のア～エのどれですか。

ア 87.97日
イ 224.7日
ウ 243.02日
エ 686.98日

問4 下の図は地球の北極側から見た太陽、金星、地球の模式図です。下の図を見て次の問いに答えましょう。

(1) 金星はPとQのどちらの方向に動きますか。

(2)金星がA、B、C、Dの位置にあるとき、金星はそれぞれの位置でどのような形に見えますか。下のア～オの中から選びましょう。

(3) A～Eの中で最も金星が小さく見えるのはどれですか。

(4) Eの位置にあるとき、金星はいつ頃、どの方角に見えますか。

(5) 金星がAの位置にあるときから2か月後、金星はどの方角に見えますか。

(6) 金星がDの位置にあるとき何といいますか。次のア～ウから選びなさい。

ア 内合
イ 外合
ウ 衝

(7) 金星がBの位置にあるとき、太陽から最も離れた位置に見えます。このときを何と呼ぶか、次のア・イから選びなさい。

ア 東方最大離角
イ 西方最大離角

※(6)(7)は発展内容