天体の問題で「どういう図を描いたらいいか分からない」と手が止まる。そのとき私がまず確かめるのは、方位と時刻の基本を、図の中で使えているかです。
授業では、図の描き方を一から教え直す前に、「今、自分は地球のどこにいる？」「北極はどちら？」「太陽が南に見えるのはどこ？」と問いかけます。基本の意味を思い出すと、自分で図を描き進められることがあります。
観測者の位置 → 北と南 → 太陽の南中 → 自転する向きに時刻を追う。
まずは30秒の図解で確認
太陽を左に置いた図を例に、位置と時刻の関係を整理します。字幕・図解の動画です（音声なし）。
1．紙の上を「北」と決めない
ここでは、日本付近の観測地点を、北極側から見下ろした模式図で考えます。この図の中心は北極を表しています。観測者から見て、図の中心へ向かう側が北、その反対側が南です。
観測者の位置が変われば、紙の上での南北の向きも変わります。紙の上側をいつでも北と決めてしまうと、太陽や星がどの方位に見えるかを取り違えてしまいます。
これは北極側から見た図での整理です。地球の立体的な中心に向かう方向を「北」と呼んでいるわけではありません。問題の図が何を表しているかを最初に確認しましょう。
2．太陽が南中する位置を見つける
日本付近で考える太陽の南中は、太陽が真南を通るときです。北極側から見た模式図では、観測者から見て北極の方向と太陽の方向が反対になる位置を探します。
図で太陽を左に置いたなら、地球の左側の観測者が太陽を南に見る位置です。太陽が右に置かれた問題なら、この位置も右側に変わります。「左が12時」と場所だけを暗記しないことが大切です。
3．北極側から見て反時計回りに、時刻を追う
地球は、北極側から見ると反時計回りに自転します。12時の位置が決まったら、その向きに観測者を動かして考えます。
| 12時の位置からの移動 | 時刻 |
|---|---|
| 出発点 | 12時 |
| 反時計回りに90度 | 18時 |
| さらに90度 | 0時 |
| さらに90度 | 6時 |
| 一周 | 12時 |
向きを先に決めずに時刻だけ書き込むと、18時と6時が逆になることがあります。自転の矢印を描いてから順番に追いかけてみてください。
4．「南中」と「12時」は、すべての星で同じではない
南の空を通る月や星を考えるときも、観測者にとっての南を決めることが役立ちます。ただし、月や星が南中する時刻は、いつも12時ではありません。太陽の位置で時刻を決めたうえで、その天体がどこに見えるかを追いかけます。
声と板書で確認：観測者から方位を決める
単元別講座「天体を解くにあたって」から約33秒を抜粋しました。木ノ下翔本人の音声と板書で、観測者の位置を変えたときの方位の決め方を確認できます。
図のNは北極点です。まず自分がいる地点から北極の方向を確かめ、北を向いて右手を東、左手を西、反対側を南と決めます。北極側から見た模式図での説明なので、紙の上側をいつも北と決めないようにしましょう。
家庭で確かめるなら、この3つの問いかけ
- 「今、自分は図のどこにいる？」
- 「そこから北極はどちら？ では南はどちら？」
- 「太陽が南に見えるのはどこ？ そこから時間はどちらに進む？」
すぐに正しい図を見せる前に、子ども自身に位置と向きを指さしてもらいます。どこまで分かり、どこで止まったのかが見えやすくなります。
無料の3問確認プリント
時刻の書き込み、観測者の南北、太陽の配置を変えた問題を用意しました。A4・2ページで、1ページ目が問題、2ページ目が解答です。登録不要で保存・印刷できます。
まず解答を見ずに図へ書き込み、答え合わせで「なぜその位置が12時なのか」を説明してみてください。
プリントの使い方
北極側から見た模式図なら、観測者から北極へ向かう側が北です。太陽を南に見る位置を見つけ、このプリントではそこを正午として、自転する向きに時刻を追います。実際の太陽の南中が毎日12時ちょうどという意味ではありません。
- 観測者の位置と北・南を図に書く。
- 太陽が南に見える位置を探し、正午の基準を置く。
- 自転の向きに沿って、ほかの位置の時刻を考える。
まず1ページ目を解き、終わってから2ページ目の解答を見てください。正解した問題も「なぜその位置が正午なのか」を図で説明できるか確かめます。
答え合わせの次の一歩（天体を解くにあたって）：天体の問題で図の描き方から迷うときに。天体を解くにあたっての動画案内を見る →
プリントは無料・登録不要です。動画の視聴には対象商品の契約・購入が必要です。料金・視聴条件は各動画の案内ページでご確認ください。対象コースをご利用中の方は、ログインしてご確認ください。
見終えたら、動画を閉じてもう一度。図を見る向きと観測者の位置を決め、方位と基準の時刻を書き込めるか確かめます。
プリントの次は、塾の問題で方位と時刻を描く
3問を確かめたら、塾の宿題やテスト直しから天体の問題を一問選びましょう。まず図をどちら側から見ているか、観測者がどこにいるかを確認します。そのうえで方位を決め、問題文の条件に合わせて太陽の位置と自転の向きから時刻を追います。
基本の図でも方位に迷う場合は、その段階の解説から見直します。基本問題は解けるのに今の問題で止まる場合は、解説を見ながら、太陽の配置や観測者の位置など、変わった条件を一つずつ確かめましょう。動画を閉じたあと、自分でも図を描き直してみてください。
教材の案内ページは公開しています。動画の視聴には、ログインと対象コースの契約・購入が必要な場合があります。初めての方は体験の対象・条件をご確認ください。
ほかの単元でも、基本を図に戻す
図を描く前のつまずきから、一緒に見直します
木ノ下翔の理科指導では、答えだけでなく、どこで考えが止まったかを確かめます。教材を見ても自力で図にできないときは、実際の答案や途中の書き込みをもとに整理しましょう。
星座早見の東と西は、なぜ逆？｜地図との違いは、見る向きにある
編集補足：図を回しても、基準の時刻を探し直せるか
以下は北極側から見た日本付近の観測者の模式図を使う自作例題です。太陽の南中を12時とする教材上の約束を置き、地球が一定の速さで一日に一回転するとして考えます。実際の日本標準時や、その日の正確な日の出・日の入り時刻を計算する例ではありません。
例題1：太陽を紙の下側へ移したら？
太陽が円の下側に描かれ、観測者Aは円の下端にいます。Aから見た北と南は紙のどちら向きですか。また、このモデルでAは何時の位置ですか。
北は円の中心へ向かう上側、南はその反対の下側で、Aは12時の位置です。 太陽を南に見る場所を見つけるので、左端という場所を覚えても役立ちません。太陽の位置を変えた分だけ、基準の正午の位置も変わります。
紙の上下を方位名と混ぜないよう、「紙の上側へ向かう矢印に北と書く」と、紙上の向きと現地の方位を別々に説明します。Aの位置が違えば、この対応も変わります。
例題2：正午から135度回ったら？
例題1のAが、自転する向きに135度移動しました。一回転360度を24時間とするこの図で、正午から何時間後、何時になりますか。
9時間後の21時です。 360÷24＝15で、一時間に15度進みます。135÷15＝9時間なので、12＋9＝21時です。円周上の135度を、太陽の高度135度と読まないでください。ここで測ったのは北極側から見た自転の角度です。
角度を時間に直す前に、矢印の向きを確かめます。反対向きへ135度戻すなら9時間前であり、同じ計算の9を足すか引くかが変わります。「角度を15で割る」だけでは、時刻の前後は決まりません。
観測者の矢印と、光の矢印を描き分ける
太陽から光が来る向き、観測者から太陽を見る向き、地球が回る向きは別の矢印です。一種類の矢印で全部を描くと、どれをたどった時刻か分からなくなります。太陽の位置を先に印で示し、その後に円周へ自転の矢印を一つ置きましょう。
図を90度回して読み直す練習では、太陽も観測者も一緒に回したのか、観測者だけを移したのかを区別します。紙全体の向きを変えただけなら、天体と観測者の関係は変わっていません。観測者だけを進めたなら時間の経過を表します。この違いを説明できれば、見慣れた配置でない問題にも基準から戻れます。