一日中太陽が沈まない場所でも、地球の自転が止まっているわけではありません。自転軸が傾いた地球では、高緯度の地域が、一回転の間ずっと太陽側に残る時期があります。反対の季節には、一回転しても太陽が地平線の上に現れない地域があります。太陽が出るかどうかと、地球が回っているかどうかを分けて考えましょう。
観察地点が一周する道を描く
昼と夜の図では、地球の半分を明るく、半分を暗く塗ることがあります。ここで、塗り分けだけを見て「どの場所も十二時間ずつ昼と夜」と決めてはいけません。観察する地点が、自転によってどの円を通るのかを描きます。赤道上の点と、北極に近い点では、その円の大きさと場所が違います。
北半球の夏に北極側が太陽へ傾いていると、極に近い地点の通る円が、明るい側にすっぽり入る場合があります。点は動いていますが、暗い側へ横切らないので、太陽が沈まないのです。地球を回す向きを逆にしなくても、この状態を説明できます。
白夜という言葉の使い方をそろえる
白夜は、日が沈んでも薄明るさが続く夜を含めて使われることもあります。この記事の図と例題では、特に太陽が一日中沈まない場合を扱います。資料がどちらの意味で白夜と呼んでいるのかを確かめると、別の本の説明と無理に矛盾させずに読めます。
極夜は、太陽が一日中昇らない状態です。ただし、その語だけで空が二十四時間完全に真っ暗だとは決められません。太陽が地平線の下にあっても薄明が生じる場合があります。太陽本体が地平線上にある時間と、周囲が明るく見える時間を区別します。地平線付近の実際の見え方には、大気による光の屈折なども関係します。
半年後は、反対の極域で考える
地球が公転すると、太陽に対する地軸の向きの関係が変わります。北極側が太陽の方へ傾く時期と、南極側が太陽の方へ傾く時期を、軌道上の反対側に置いて比べます。地軸を公転の位置ごとに自由に倒し替えるのではなく、ほぼ同じ向きを保ったまま移すことが図の約束です。
また、極域なら全ての場所で同じ日数だけ白夜になるわけではありません。緯度が違えば、観察点が通る円と昼夜の境界の位置関係が違うためです。極点の説明を、そのまま極圏の端の町へ当てはめないようにします。正確な日付を問うときには、その場所と年の暦を使う必要があります。
例題1：二十四時間の図を二周したら？
説明用の地球模型で、自転一回を24時間とし、ある地点Pは二回転の間ずっと光の当たる側にあるとします。Pが光の当たる側にいた合計時間はいくらですか。「昼が続いたので自転は零回」と説明できますか。
答え・解説： 24×2＝48時間です。模型は二回転しています。自転の回数と、昼夜の切替回数は同じではありません。Pが二回転しても境界を横切らないため、夜にならない設定です。地球の自転周期を精密に測る問題ではなく、この模型で指定した24時間を用いる例題です。
例題2：北の白夜と南の白夜は同時？
地軸が傾いた単純な地球模型で、北極付近の地点Aが一日中太陽側にあります。同じくらい極に近い南半球の地点Bも、同じ日に一日中太陽側にあると考えてよいですか。半年後には、どちら側が太陽へ傾くかを説明してください。
答え・解説： 同じ日には北と南で条件が反対です。北極側が太陽へ傾くと、南極側は太陽から背を向ける側になります。半年後には、公転によって南極側が太陽へ傾く位置になります。北半球だけの「夏」という言葉を、地球全体が同時に夏になる意味で使わないことがポイントです。
円の一部分を見るのか、一周を追うのか
地球の側面図でPが明るい場所に描かれていても、その一枚だけでは白夜と判定できません。普通の昼の地点も、ある瞬間には明るい側にあります。一日中沈まないことを確かめるには、Pが自転で通る道を一周たどり、途中で暗い側へ入らないことを示します。
同じように、太陽の写真が午前と午後の二枚だけあっても、その間や夜中の状態までは写っていません。時刻の間を推測してよい条件があるかを読みます。白夜の問いは特別な地域名を暗記するだけでなく、「一つの瞬間」と「一日の全経過」を区別する練習にもなります。
季節と太陽の動きと、日時計と南中時刻を関連づけて考えてみましょう。
地軸の傾きは、図の紙の縦線に対して必ず同じ角度で描くという意味ではありません。基準になるのは公転面に垂直な方向です。公転軌道を斜めから描いた図では、紙面上の見かけの角度が変わります。北と書かれた端、太陽から来る光、観察点の位置を一組として読み、見た目の傾きだけで季節を判断しないようにします。模式図に時刻がない場合も、太陽側の一点を日本の正午と勝手に読み替えることはできません。