月の形が毎日変わるのはなぜですか
太陽に照らされている月の面を、地球から見る向きが変わるためです。月そのものの形は球のままです。太陽の方向と、地球から月を見る方向を一本ずつ描くと、新月・半月・満月の違いを説明できます。
照らされる側と見える側を分ける
月は太陽の光を反射して輝きます。満ち欠けを考える基本図では、太陽を一方の遠くに置き、どの位置の月にも同じ向きから光が当たるようにします。まず月の太陽側半分を明るく、反対側を暗く塗ります。
次に地球の中心と月の中心を結び、その線に垂直な線を月の中心に引きます。上から見た断面の模式図では、その線で分けられた地球側が、こちらから見える側です。「明るい側」と「見える側」がどれだけ重なるかを確かめてから、地球から見た月を別の小さな円に描きます。
四つの形を位置と結びつける
月が太陽とほぼ同じ方向にあると新月です。地球に向いた側にほとんど光が当たらず、通常は見えません。太陽と反対方向にあれば満月で、こちらを向いた面のほぼ全体が照らされます。
新月から満月へ向かう途中の半月が上弦、満月から次の新月へ向かう途中の半月が下弦です。日本の中緯度で南中時に南を向いて見る場合、上弦は右半分、下弦は左半分が明るく見えます。空での傾きや写真の向きが変わることもあるので、右左の暗記に加えて太陽側を確かめましょう。
二つの周期を混ぜない
月の公転周期と自転周期は、どちらも約27.3日です。地球のまわりを一周する間に月も一回自転するため、地球にはほぼ同じ面を向け続けます。月の表側に目印をつけ、いつも地球へ向けながら四つの位置へ動かすと、月自身も回っていることが分かります。
一方、新月から次の新月までは平均約29.5日です。月が地球を一周する間に、地球も太陽のまわりを進みます。同じ満ち欠けに戻るには、月がさらに進んで太陽との位置関係をそろえる必要があります。
形が分かると見える時間帯も分かる
日本の中緯度での大まかな目安は、上弦が夕方に南の空、満月が真夜中に南の空、下弦が明け方に南の空です。満月は太陽と反対側にあるため、太陽が沈むころに昇り、太陽が昇るころに沈むと考えると、位置と時間がつながります。
ただし、実際の出入りや南中の時刻は、季節や観測地などによって変わります。問題で正午・18時・0時・6時を置くときは、単純化したモデルの時刻として使います。南東から南へなど、方位が一つ変わるたびに必ず3時間かかるわけではありません。
満ち欠けと月食の違いを確認する
ふだんの満ち欠けは、月の昼側と夜側を違う向きから見ている現象です。地球の影が月にかかる月食とは仕組みが違います。月の模様の暗い部分も、満ち欠けでできる暗い部分とは区別しましょう。
復習では、太陽の位置を変えずに月を四か所へ置き、それぞれの明るい面を塗ってみてください。形を描いた後に、新月・上弦・満月・下弦の順序と、南の空に来る時間帯を説明できれば、月の高さを考える準備ができます。
確認の問い
満月のとき、地球から見た太陽と月はどのような方向にありますか。
ほぼ反対の方向にあります。
月の公転周期と満ち欠けの周期が違うのはなぜですか。
月が地球を一周する間に地球も公転するため、同じ太陽との位置関係に戻るには月がさらに進む必要があるからです。
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。
10.1早朝暗記特訓 月の動きと満ち欠け（アーカイブ）
参考資料
編集補足：月の模様と、照らされる面を別々に描く
月を描くときは、球にある模様と、太陽の光で明るい部分を別の情報として扱います。模様は月の表面の目印です。一方、明暗の境界は、どちらから光が当たるかで決まります。月が地球にほぼ同じ面を向けていても、太陽との位置関係が変われば、その面の明るく見える範囲は変わります。 「同じ面を見る」と「いつも満月を見る」は同じではありません。自分の顔を同じ向きにしていても、ライトを横から当てた場合と正面から当てた場合では、見える明暗が違うことを想像すると整理できます。このたとえで確かめたいのは光の向きで、月に自分で発光するライトがあるという意味ではありません。
例題1：上から見た図と、地上から見た形
太陽を地球の右側の遠くに置き、月を地球の上側に置いた模式図を考えます。太陽の光は平行に届くとします。月のどちら側を明るく塗りますか。また、地球からは満月と半月のどちらに見えますか。 答え：月の右側を明るく塗り、地球からは半月に見えます。 月の下側が地球を向き、その見える側のうち半分が照らされる関係です。図の上側に置いたという情報だけで上弦と断定するのではなく、上弦・下弦まで区別するには公転の向きなども確認します。
例題2：同じ面を向けたまま一周する模型
球の一か所に赤い印をつけ、地球役の人へ常にその印を向けたまま、周りを一周させます。球自身は、遠くの壁を基準にして何回転していますか。 答え：一回転です。 地球役からは同じ印が見え続けますが、球が壁に向ける面は途中で変わります。四分の一周ごとに止めて、印が部屋のどちらを向くかを比べると分かります。地球から見た様子だけで「自転していない」と決めないようにします。 月の問題で図を描き直すときは、太陽、地球、月の位置を残し、光の矢印と視線を一本ずつ足します。先に名前を当てようとせず、何が照らされ、何が見えるかを確かめる順番です。球の明るい半分と、観測者に見える半分を重ねる作業ができれば、図全体が回転していても同じ考え方を使えます。
