中学受験理科講座　月の満ち欠け

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月のようすと満ち欠け

衛星

Haru_You

月は地球の周りを公転する衛星、ってことは知ってるよね。

月が地球の周りをまわるのは知ってるけど、衛星ってなに?

はるか

Haru_You

太陽や星座を作る星を恒星、恒星の周りをまわる星を惑星といって、惑星の周りを公転する星のことを衛星というんだ。
ほら、地球の周りをまわる気象衛星ひまわりのことを人工衛星っていうじゃん。
地球以外惑星にも衛星はあって、火星にはダイモスとフォボスの2個の衛星があるし、木星にはイオやガニメデの他、60以上の衛星があるんだよ。

月ってさ、どれくらいの大きさなの?
満月のときは太陽と同じくらいの大きさに見えるけど。

はるか

Haru_You

月の直径は約3500kmで、地球（直径1万3000km）の$\frac{1}{4}$、太陽（約140万km）の$\frac{1}{400}$の大きさだね。
満月と太陽が同じくらいの大きさに見えるのは、地球から月までの距離（38万km）が、地球から太陽までの距離（1億5000万km）の$\frac{1}{400}$だからだよ。

太陽のほうが月より400倍大きいけど、400倍遠いから同じ大きさに見えるってことか。

はるか

月のようす

Haru_You

地球から月を見ると、月の表面には模様、色の違う部分が見えるのはわかるよね。

うさぎさんが餅つきしてるってやつだよね。
あれって月の表面の岩石の色がちがうの?

はるか

Haru_You

いや、あの模様は陸地の高低差でできていて、標高が高いところが明るく見えて、低いところが暗く見えているんだよ。
ちなみに暗く見えるところを月の海、なんて呼ぶこともあるけど、水があるわけじゃないからね。

あと、望遠鏡で見ると月の表面には大きな穴みたいなのがあいてるよね。

はるか

Haru_You

月の表面のくぼみはクレーターといって、隕石がぶつかった部分と考えられているね。

月の満ち欠け

Haru_You

地球から見た月は丸くなったり欠けたり、満ち欠けをしているのは知っているよね。

満月や三日月、半月とかいろいろ形を変えるよね。
満ち欠けのしかたには、どういうきまりがあるの？

はるか

Haru_You

まず、満ち欠けは新月（見えない状態）→三日月→上弦の月→満月→下弦の月→新月の順になっているんだ。
この順で、右側から光り始めて、満月の後は右が細くなっていきながら、29.5日で満ち欠けを繰り返していくんだよ。
この29.5日、というのを昔の人は1ヶ「月」としたわけだね。

じゃあ、三日月ってのは、新月から3日目の月って意味なんだ。

はるか

Haru_You

新月からの日数を月齢というんだ。
月齢3日目だから三日月だし、十五夜の満月ってのは月齢が15のことだね。
月齢は暦のいろいろなところに現れていて、新月のことを朔（さく）というんだけど、今でも朔日と書いて「ついたち」と読むし、一週間が7日なのも、新月→上弦、上弦→満月、満月→下弦、下弦→新月がそれぞれ7日おきだからって説もあるね。

月が満ち欠けする理由

月の公転と満ち欠け

で、どうして月は満ち欠けするの？

はるか

Haru_You

月は月自身が光るのではなく、太陽の光があたった部分だけが光って見えるんだ。
で、月は地球の周りを27.3日かけて反時計回りに公転しているから、月と地球と太陽の位置関係が変わっていくことで満ち欠けするように見えるんだよ。。

あれ、だったら月の満ち欠けの周期も27.3日にならない？

はるか

Haru_You

地球も太陽の周りを公転しているから、月が地球を1周する27.3日の間に、地球と太陽との位置が少しずれるんだ。
だから27.3日じゃ満ち欠けは元に戻らない。
これを図にしてあるから見ておいてね。

月の満ち欠けと見え方

Haru_You

ということで、月が太陽と同じ方向にあるとき、月は地球に光っていない面を向けるから、地球からは見えなくなるね。
この、地球から光っている面が見えない月を新月というんだ。

月が出てないわけじゃなくて、光っているところが見えないってことか。

はるか

Haru_You

で、月が反時計回りに公転していくと、月齢7日目ごろには90度くらい動いて、月の右半分に光があたって見える。
この月齢7日頃の右半分が光る月を、上弦の月というんだ。
月齢15日ごろには地球から見て太陽の反対側に来て、全体が光って見える満月になるんだ。

で、その7日後には左半分に光が当たる下弦の月になって、その7日後にはまた新月に戻るってことね。

はるか

月の出入りと南中

月の見かけ上の動き

Haru_You

上弦でも満月でも、どの月齢の月でも東の地平線から上り、西の地平線に沈むんだ。
東から西へ動く途中、南の空でもっとも高く上がるときが南中だね。

太陽や星座の星と同じだね。

はるか

Haru_You

うん、地球の自転による見た目の動きだからね。
ただ、ここで重要なのが月齢によって出入り・南中する時間が異なることなんだよ。

どの月が何時頃に出たり、南中したりするかは決まってるの?

はるか

Haru_You

うん、たとえば上弦の月は昼間に東の地平線から出て、夕方に南中し、夜に西の地平線に沈むんだよ。

言われてみれば、上弦の月って、夕方の空高くに見える気がするなあ。
でも、なんでそうなるの？

はるか

Haru_You

地球も反時計回りに自転していて、昼と夜で空の見える方向が違うわけだからね。
地球の動きと月の位置を組み合わせた図を見ておいて。

月が見える方角

月齢によって出入りや南中の時間が変わるのはなんとなくわかったけど、これを全部覚えないといけないの?

はるか

Haru_You

うん、しっかり覚えよう。
とはいっても丸暗記する必要は無くて、表のようにまとめるんだ。
で、新月は太陽と同じ方向にあるから、朝に東の地平線から上り、昼に南中し、夕方に西の地平線に沈むと考える。

見えないけどそうなっている、と考えるわけだね。

はるか

Haru_You

で、満月は太陽の反対側を通るから。太陽とは反対に夕方に東の地平線、真夜中に南中、朝に西の地平線に沈むわけだよね。
すると、その間の上弦の月の動き方が見えてくるわけだ。

新月と満月の中間だから、昼は東、夕方に南、夜に西ってことね。

はるか

Haru_You

何回か表を書けば覚えるから、やってみてね。
あと、新月と上弦の間にある三日月は夕方に南西の空に見えるのもしっかり覚えること。

地球から見た月の動き

月の出入り時刻の変化

Haru_You

月の出入りを毎日観察した場合、出入りの時刻はどうなるかわかるかい?

えーと、上弦の月が出るのが昼で、満月が出るのが夕方だったんだから、だんだん出入りの時刻が遅くなってくってことかな？

はるか

Haru_You

そうだね、月の出入り・南中の時刻は1日に約50分ずつ遅くなっていくんだ。

その50分っていうのはどういう数字なの？

はるか

Haru_You

29.5日後には同じ月齢になるから、同じ時刻に出入りするはずだよね。
それまでに出入りが24時間=1440分遅くなると考えれば1440÷29.5=約50分なんだよ。
とはいえ、これは計算上の数字で、実際には30～70分の変化があるんだけどね。

月が見える方角の変化

Haru_You

同じように考えると、毎日同じ時刻に空を見たとき、月の見える位置はどうなるかわかるはずだよ。

えーと、南中するのが遅くなるってことは、毎日少しずつ低くなってくんだよね。
だから、少しずつ東に戻るってことかな？

はるか

Haru_You

うん、同じ時刻に見える月は毎日約12度ずつ東にずれるんだ。
この12度という数字は、360度÷29.5日=約12度、という計算で求められるね。

月の出入りの表

表の7日のところってなんかおかしくない?
月が出るのが11時50分で月の入りが0時11分だと、21分しか月が出てないことになるよ。

はるか

Haru_You

そうだね、11時50分に出るのは上弦の月あたりだろうから、沈むのは真夜中になるはずだよね。
よく表を見てごらん、その前の6日の月の入りが書いてないだろ。

6日に出た月は沈まなかったってこと･･･?
あ、そうか。6日のうちに沈まずに、7日の0時11分に沈んだってことか。

はるか

Haru_You

正解。だから、7日の11時50分に出た月が沈むのはそこの表に書いてないけど、8日になってからなんだよ。

月と地球の関係

地球から見える月

Haru_You

地球から見える月は、満ち欠けしていても同じ模様になっているよね。
これは月がいつも同じ面を地球に向けているってことなんだ。
なので地球からは月の裏側は全く観測できないんだよ。

でもさ、月も公転しているんだよね。
そしたら、地球の反対側まで月が動いた時に、月の裏側が見えないとおかしくない？

はるか

Haru_You

月は公転周期と同じ、27.3日周期で自転しているんだよ。
公転する間ずっと地球に同じ面を向けるように、自転しているんだ。

自転周期が27.3日ってことは、月にいると1日が27.3日になるってこと?

はるか

Haru_You

うん、月面では昼間がおよそ14日、夜もおよそ14日続くことになるんだよ。

月から見える地球

Haru_You

月がいつも同じ面を地球に向けているなら、月から地球を見たらどうなると思う？

うーん、地球は自転周期が月と違うんだから、同じ面を向けるってことはないよね。

はるか

Haru_You

地球と月のある地点の間の角度が一定になるわけだから、月から見た地球はいつも空の同じ位置に見えるんだよ。
また、地球も自分では光らずに太陽の光を受けて光るわけだから、地球も月から見ると満ち欠けして見えるんだ。

どんなふうに満ち欠けするの?

はるか

Haru_You

前に説明した満ち欠けの図で確認してみな。
月が新月のとき、地球は全面が光って見えるように、月の光っている部分と地球の光っている部分を合わせると1つの円になるよう満ち欠けするって覚えるといいよ。
で、これと間違えやすいのが南半球からみた月で、これは北半球と上下左右が逆になるように見えるってのも覚えておいてね。

潮の満ち引き

Haru_You

前に三番瀬にアサリを採りに行ったよね、潮干狩り。
あんなふうに海の水は満ち引きするんだけど、あれには月の動きが影響しているんだよ。

海岸の水が引いて、砂浜が広くなったからアサリが獲れたんだよね。
あれと月にどんな関係があるの？

はるか

Haru_You

質量の大きな物体には、引力という他の物体を引きつける力がはたらくんだ。
月のもつ引力が海水面を引きつけると、潮の満ち引き（満ち干）が発生するんだよ。
1日に2回、満潮と干潮があるんだけど満潮になるのは南中時とその12時間後、干潮になるのは月の出入りのときだね。

地球から遠く離れた月の動きで海が満ち引きするなんて、すごいんだね、引力って。

はるか

Haru_You

さらに太陽と月の位置関係でも海水面は変動して、引力が互いにはたらきあう新月と満月のときは大潮といって、満潮時と干潮時の海面の高さの差が大きくなるんだ。
逆に、上弦の月と下弦の月はその反対で小潮になって、海面の高さの差が小さくなるね。
この大潮のときに低気圧が来ると、高潮といって海水面が普段より数mも高くなる現象が起こるんだよ。。

日食と月食

日食

Haru_You

太陽－月－地球の順で一直線に並んだとき、地球から見て太陽が月に隠れる日食が発生するんだ。

だったら、新月のときっていつも日食になるんじゃないの?

はるか

Haru_You

いや、地球の公転面と月の公転面には5度のずれがあるから、新月のときにいつも日食になるわけじゃないんだ。
でも、日食になるのは新月のときだね。
月の公転が反時計回りだから、地球から見て太陽を右側（西側）から、月が太陽を隠すんだよ。
まず図1を見てごらん。

地球から見て太陽と月はほぼ同じ大きさだから、ちょうどぴったり隠れるのかな?

はるか

Haru_You

月と地球の距離は軌道によって多少の変動があるので、月の見た目の大きさも微妙に変化するんだ。
なので、月が地球に近いと月が大きく見えて皆既日食になり、月が地球から遠いと小さく見えて金環日食になるんだ。

月食

Haru_You

いっぽう、太陽－地球－月の順に一直線に並ぶとき、地球の影に満月が隠れる月食が発生することになるね。

これも満月のたびに起こるわけじゃないのは同じだね。

はるか

Haru_You

月の公転は反時計回りだから満月は地球の影に左側（東側）から隠れていくんだけど、このとき地球の影のほうが満月より大きいというのも覚えておいてね。。

月の満ち欠け　一問一答演習問題プリント

演習プリントには、Excelファイル版とPDFファイル版があります。
Excelファイル版はリロード・再計算（F8）するたびに数字や配列が変わります。
マクロは使用していませんので、セキュリティ警告はありません。
なお、PDF版では20問の収録ですが、Excel版にはより多くの問題を収録しています。

はるか