中3理科の「天体の1日の動き(星・太陽の日周運動」のまとめ・練習問題

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「天体の1日の動き(星・太陽の日周運動」のまとめです。天体の1日の動きは、天体と1年の動きとともによく出題されます。地球の自転との関係をもとに、天球上での動き方を確実に理解し、天体の動きを統一的な見方で考えるようにしておきましょう。それでは、中3理科の「天体の1日の動き(星・太陽の日周運動」のまとめです。

天球

全ての天体は天球上にのっていると考える。天球は、天体の動きを考えるときに便利な仮想の球面。すべての星(恒星)をのせて回転。

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天の北極と南極

地軸の延長線が天球と交わる点。北側のものが天の北極、南側のものが天の南極。北極星は天の北極近くにある。

星の1日の動き

方位による星の動ぎ方の違いに注目。星の1日の動き空の方向によって違う。

  • 東の空…南寄りを斜め上向きに動く。
  • 南の空…大きな弧をえがいて、東から西へ動く。
  • 西の空…北寄りを斜め下向きに降りる。
  • 北の空…北極星を中心に反時計回りに回転する。

星の日周運動

地球の自転による見せかけの動きです。向きは東から西。速さは、1日で天球上を1週。1時間15°回転。

太陽の日周運動

日周運動は地球の自転による見かけの動き。太陽の日周運動は、一日かかって、天球上の東から西へ1周する。星と同様に地球の自転による見かけの動き。

  • 南中…天体(太陽)が真南の空にくること。
  • 南中高度…太陽が南中した時の高さ(角度)太陽の高度は南中したときが最大

透明半球

太陽の動きの観察に使う。透明半球上の各点間の距離が等しいのは、太陽が見かけ上同じ速さで動く運動しているからである。

太陽の見かけの動き

太陽の見かけの動きは地球の自転の向きと反対。太陽の見かけの動きの速さは、1時間につき15°ずつ。

時間の単位

太陽の動き(地球の自転)をもとに決める。1日は、平均太陽が天球上一周するのに要する長さ。1時間・1分・1秒・1日は、1日の24分の1が1時間、1時間の60分の1が1分、1分の60分の1が1秒。

時刻と経度

経度が15度違うと南中時刻が1時間違う。

日本標準時

東経135度(兵庫県明石市)での地方時を使う。

  • 赤石より東の地点…南中時刻は日本標準時より早くなる。
  • 赤石より西の地点…南中時刻は日本標準時より遅くなる。

地球の自転

日周運動会や昼夜の交替は、地球の自転が原因。地球の自転は、地球の軸である地軸(地球の北極点と南極点を結ぶ線)、自転の向きは、西から東(北極上空から見て反時計回り)、自転の速さは、1日で1回転(1時間に15°)。星や太陽の日周運動は、全て地球の自転による見かけの動き。夜と昼の交替は、昼と夜が規則正しく繰り返されるなら地球の自転による。

練習問題

星の動きについて調べる観察を行いました。その観察の記録を読んで、次の問いに答えなさい。

観察の記録
<手順>

  1. ある日の19時に、カメラを北の方位の空に向けて固定した。
  2. 19時からしばらくの間、カメラのシャッターを開けたままにして、星の動きを撮影した。
  3. 2で撮影した写真にうつっていた星の中から3つの星A~Cを選び、これらの動きについて、図のように書き写した。

<結果>
カメラのシャッターを開けたままにしていた間に、星Aはほとんど動いていないように見えたが、星B、Cは曲線のように動いていた。

<図>
星の観察(北の空)

問1 星の名称

観察で見られた、星Aの名称を答えなさい。

問2 星と地球

結果や図のように、星Aがほとんど動いて見えていないように見えたのは、星Aがどのようにあるからか。「地球」という語句を用いて、簡潔に書きなさい。

問3 地球の自転

次の文章の(   )に適語を入れよ。

地球は1日に約1回転、(    )の向きに回転しています。そのため、星BやCは、星Aを中心として(    )に回転するように動いて見えました。

問4 計算

観察を行った翌日、19時から22時の星Cの位置を調べてみた。19時の星Cの位置をX、22時の星Cの位置をY、星Aの位置をOとすると、観察者から見た∠XOYの大きさの約何度であったと考えれるか答えなさい。

解答

問1 北極星
問2 地球の地軸のほぼ延長上にあるから。
問3 西から東、反時計回り
問4 45度

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