太陽の黒点が動くのはなぜですか
日を変えて観察すると黒点の位置が変わる主な理由は、太陽自身が自転しているからです。一方、太陽が一日のうちに東から西へ動いて見える主な理由は、地球の自転です。どちらの天体が回るのかを分けて考えます。
大きさと距離には単位を添える
太陽の直径は約140万kmで、地球の直径の約109倍。地球から太陽までの距離は平均で約1億5000万kmです。「109倍」は直径どうしを比べた値なので、体積や距離の比と混ぜないようにしましょう。
縮尺の問題では、まず太陽の直径、地球の直径、二つの天体の間の距離を分けて書きます。同じ単位にそろえてから比をつくると、大きな桁の数字でも、何を何で割るのかがはっきりします。
表面と外側の大気を区別する
太陽は主に水素とヘリウムからなる天体です。中心部では、水素からヘリウムができる核融合反応によってエネルギーが生まれています。表面に見える明るい層を光球といい、その外側には彩層やコロナが広がっています。
温度は場所によって大きく違います。光球はおよそ6000度、彩層はおよそ1万度、コロナは100万度以上というように整理します。数値だけを順に覚えるより、名称を図のどこに置くかを確かめましょう。太陽には、地球のように人が立てる固い地面はありません。
黒点は周囲との明るさの差で見える
光球に黒いしみのように見える部分が黒点です。黒点も高温ですが、周囲より温度が低いため、比べると暗く見えます。「黒いから光をまったく出さない」と考えると、温度と明るさの関係を取り違えてしまいます。
日付の異なる太陽の記録を読むときは、同じ黒点の集まりを探して位置を比べます。太陽の自転にともなう移動に加えて、黒点そのものの形や数も変化します。写真の左右がどの方位かは撮影・表示の条件を確認し、紙面の右左だけで移動方向を決めないことが大切です。
南の空では東から南を通って西へ
日本の中緯度で南を向くと、東は左、西は右にあります。太陽は東側から昇り、真南に来たときに一日の中で最も高くなり、西側へ沈みます。真南を通ることが南中、そのとき地平線から測る角度が南中高度です。
この日周運動は、地球が西から東へ自転することで生じる見かけの動きです。基本問題で使う「約24時間で一周、1時間に約15度」は回転の角度についての約束です。太陽の高度や、地平線に沿う方位の角度が、いつも1時間に15度ずつ変わるという意味ではありません。
観察前に確かめたいこと
日の出と日の入りは、太陽の上のふちが地平線に重なる瞬間を基準にします。空が明るくなった瞬間や真っ暗になった瞬間とは区別します。復習では「黒点の移動」「太陽の日周運動」のそれぞれについて、原因となる自転を一文で説明してみてください。
太陽を肉眼や通常の望遠鏡・双眼鏡で直接見てはいけません。黒点などを観察するときは、適切な器具と専門家の指導のもとで、安全な方法を使います。
確認の問い
黒点が日ごとに動くことと、太陽が一日に東から西へ動くことは、それぞれどの天体の自転によりますか。
黒点の日ごとの移動は主に太陽の自転、太陽の日周運動は主に地球の自転によります。
太陽の直径の比と、地球から太陽までの距離を区別して書けますか。
直径は地球の約109倍、地球から太陽までの平均距離は約1億5000万kmです。
WATCH & REVIEW
この記事の元になった授業
元の授業では、図を描く手順を確かめながら復習できます。視聴後は、この記事の確認の問いを自分の言葉で説明してみましょう。
9.29早朝暗記特訓 太陽のつくりと動き（アーカイブ）
参考資料
編集補足：二つの「動いた」を同じ原因にしない
太陽を扱う問題には、空の中で太陽全体が動く記録と、太陽の円の中で黒点が動く記録が出てきます。どちらも移動の写真ですが、比較しているものが違います。空の東西を背景にした記録なのか、太陽の輪郭をそろえた日ごとの記録なのかを先に見分けます。黒点を追う図で、一時間に15度という地球の自転の数値を、そのまま黒点の移動へ使ってはいけません。 写真の向きにも注意が必要です。右へ移ったという情報だけでは、宇宙でどちら向きに自転しているかまでは決まりません。画像が反転していることや、日ごとに向きがそろっていないことも考えられるからです。入試では方位の印や、同じ向きに記録したという条件を確かめて使います。
例題1：原因になる天体を選ぶ
記録Aは、朝と夕方で太陽の見える方位が変わったというものです。記録Bは、数日間、太陽の輪郭と向きをそろえると同じ黒点群の位置が変わったというものです。それぞれの主な原因となる自転を答えなさい。 答え：Aは地球の自転、Bは太陽の自転です。 Aでは観測する地球側が回るため空での向きが変わります。Bでは太陽表面の目印を追っています。ただし黒点自体も形や数が変わるので、似た点を見つけただけで同じ黒点だと断定せず、問題で与えられた対応を使います。
例題2：直径の模型に置き換える
この問題では太陽の直径を140万km、地球から太陽までを1億5000万kmとします。太陽を直径14cmの模型に縮めたとき、二つの天体の間の距離は何mになりますか。 答え：15mです。 140万kmが14cmなので、10万kmが1cmに対応します。1億5000万÷10万＝1500cm、つまり15mです。太陽の直径を14cmにしても、地球をすぐ横に置けば距離の縮尺は合いません。大きさの図と配置の図が別々の縮尺になっていないかを確かめる例です。 模型の計算は室内でもできますが、実物を観察するときは別の注意が必要です。黒点を見ようとして太陽を直接のぞかず、適切な器具と指導のもとで観察します。写真を読み取る練習と、安全な観察の手順を同じものと考えないようにしましょう。
