火星の位置を何日も記録すると、星空の中で進む向きが変わったように見える時期があります。これを聞いて、「火星が太陽の周りを回る向きを途中で逆にした」と考えるのは早すぎます。火星を見ている地球も動いているからです。観察者の位置が変わることで、背景に対する見え方が変わることがあります。
この話で比べるのは、火星と周囲の恒星との位置関係です。夕方に東にあった天体が、夜中には南へ動いた、という一晩の動きとは分けます。いつ、何を背景に位置を比べたかが、逆行の問題の出発点です。
一晩の動きと、何日もの位置の変化
地球の自転によって、星空は一日のうちに動いて見えます。火星もその大きな動きとともに、空を移動して見えます。一方、日を変えて周囲の恒星との位置を比較すると、火星自身の星空の中での位置の変化を調べられます。
ですから、別の日に同じ時刻に撮った写真でも、地平線に対する位置だけで順行・逆行を決めるのは不十分です。背景の星を対応させ、同じ星の並びの中のどこに火星があるかを比べます。写真の向きや倍率が違えば、それもそろえる必要があります。
地球が火星を追い越すころに見え方が変わる
地球は火星より太陽に近い軌道を回り、公転にかかる時間も短いため、火星に追いついて追い越す時期があります。その前後では、地球から火星を見る方向の変わり方が、普段とは異なります。背景の恒星に対して、普段は西から東へ移る火星が、一時的に東から西へ移るように見えます。この見かけの運動を逆行と呼びます。
追い越す車から別の車を見るたとえは、観察者も動くという点では役立ちます。ただし、道路の直線運動と惑星の軌道は同じではありません。たとえだけで天体の正確な位置や日付を決めず、地球と火星の位置を結んだ視線の向きで考えましょう。
向きが変わる前後には「留」がある
星空の中で東向きに移っていた火星が西向きに移るようになる前後には、位置の変化が小さくなり、ほとんど止まって見える時期があります。これが留です。太陽の周りを回る火星そのものが止まった、という意味ではありません。
「止まる」「逆へ動く」という言葉は、何に対してそう見えるのかまで補うと、誤解が減ります。この原稿での留と逆行は、地球から見た、背景の恒星に対する動きです。天体の自転方向や、公転方向を分類するときに使われる別の意味の「逆行」と混ぜないでください。
例題1：模型の位置から向きを読む
背景の星をそろえた記録図で、右を東、左を西とします。火星の横の位置を、5日おきに0、2、4、3、1と記録しました。単位はこの模型だけの目盛りです。西向きに移った区間を答えてください。
答え・解説： 3回目から4回目、4回目から5回目の区間です。位置が4から3、3から1へ小さくなり、左、すなわち西へ移っています。1回目から3回目までは東向きです。右が常に東とは限らないので、実際の問題では方角表示を確認します。この数値は説明用で、特定の年の火星の観測値ではありません。
例題2：「逆行したから公転も逆」は正しいか
ある期間、火星が恒星に対して東から西へ動いて見えました。A「火星が太陽の周りを回る方向を逆にした」、B「動く地球から見た方向の変化として説明できる」のうち、この現象の説明として適切なのはどちらですか。
答え・解説： Bです。地球も火星も公転を続けながら、地球から火星への視線の向きが変わります。見える方向の変化と、太陽を中心にした火星の移動方向は同じものではありません。また、この記録だけでは、具体的な公転速度や地球との距離を数値で求められません。位置の変化を観測したことと、必要な量が全部分かったことは分けましょう。
図の背景を固定すると、話が整理できる
解き直すときは、まず星の並びをかき、その上に日付の違う火星の位置を番号で置きます。次に、別の図で太陽・地球・火星をかき、どこからどこを見ているか線を引きます。一枚に全部を詰め込まず、「見えた位置の記録」と「見え方を説明する模型」を分けるのです。
模型は理解のために簡略化したものです。実際の逆行の開始日や見える方角を調べるなら、その年の天文資料が必要です。ここでは、実験の考察と同じく、記録が直接示すことと説明を分けます。星座早見の東西を読む場合にも、図の形が実物の縮尺や時系列そのものかを確認する姿勢は共通です。