　理科３年　地学

季節変化

[要点－季節の変化]

①地軸の傾きと季節の変化:
地球は公転しながら、一定の方向に地軸を傾けています。
(1)夏至の日（北半球では6月21日ごろ）には、地軸の北極側が太陽の方向に傾いています。
そのため、北半球では南中高度が高くなり、昼の時間が長くなります。

(2)一方、冬至の日（北半球では12月21日ごろ）には、
地軸の北極側が太陽と逆の方向に傾いています。
そのため、南中高度が低くなり、昼の時間が短くなります。

②太陽の年周運動:
太陽は東から登り、南を通って西に沈む基本的な動きは変わりませんが、
季節によって太陽の位置や南中高度に変化があります。
春分の日と秋分の日には、太陽の動きが特に顕著です。
春分は3月21日ごろで、日本では彼岸の中日にあたります。
夏至は6月22日ごろで、地球は太陽の方向に傾いています。

③太陽の高度：
観測者から見た太陽の位置の地平線に対する角度のことです。
1日の高度変化の中で最高角度のことを南中高度といいます。
(1)太陽の高度が大きい：面積あたりの光の量が多い → 気温が高くなります。
(2)季節変化の原因：地球は地軸を23.4°傾けて太陽のまわりを公転 → 南中高度が変化します。

　

④例：
上図1の北緯35°の地点において、
(1)Aは夏至で、太陽の南中高度(a)が大(90°－35°＋23.4°＝78.4°)、昼が長い

(2)Bは冬至で、太陽の南中高度(b)が小(90°－35°－23.4°＝31.6°)、昼が短い

(3)春分、秋分のときの太陽の南中高度：90°－35°＝55°、昼夜の長さは等しい

　

(4)上図2で、北極が太陽の方向を向いているPの季節は夏。

(5)地球の公転方向はX(自転方向と同じ)なので、P(夏) → Q(秋) → R(冬) → S(春)。

　

(6)上図3で、南中高度が最も大きいアが夏、ウが冬、イは春と秋
春と秋の日の出は真東、日の入りは真西
夏は北寄り、冬は南寄り

太陽の高度と気温

①太陽の高度：
(1)太陽の高度がもっとも高いとき、地表面は太陽から最も多くの熱量を受け取ります。
具体的には、1日であれば「南中時刻（昼の12時）」、
1年であれば「夏至の日（6月）」です。
太陽高度が低い場合、地表面が太陽からもらう熱量は少なくなります。
このことから、気温が最高になるのは午後2時頃であり、
太陽高度がもっとも高い「南中時刻」ではないのです。

(2)また、気温の上昇には時間がかかります。
放射で地表面に届いた熱は、伝導によって地面の中に伝わっていきますが、
土は熱を伝えにくい物質です。
そのため、1日の最高地温は南中時刻から1時間ほど遅れ、
1年の最高地温は夏至の日から1ヶ月ほど遅くなります。
具体的には、1日で地温がもっとも高くなるのは午後1時ころ、
1年では7月ころに最高地温となります。

　

季節ごとの透明半球上の太陽の動き

①例題：
[問題]

　

上の図は、今治における夏至、秋分、冬至の日の太陽の動きを示したものである。
次の各問いに答えよ。

(1) 図の中で東の方位はA～Dのどれか。
(2)夏至の太陽の通り道はア～ウのどれか。
(3) 秋分の太陽の通り道はア～ウのどれか。
(4) 冬至の太陽の通り道はア～ウのどれか。
(5) 南中高度が最も高いのはア～ウのどれか。
(6) 図のア～ウの位置に太陽があるとき、地面に垂直に棒を立ててその影の長さを測った。
影の長さがもっとも長くなるのはア～ウのどのときか。

[解答]
(1) C　
(2) ア　
(3) イ　
(4) ウ　
(5) ア　
(6) ウ

[解説]

　

(1) 方位を決めるときは、まず南の方角を見つける。
北半球では太陽が南中して高度が最も高くなったとき、太陽は真南の方向にある。

したがって、問題の図ではDの方向が南である。
Dの反対のBが北で、北の右Cが東、その反対のAが西である。

(2)(3)(4)(5) 秋分と春分には太陽は真東Cから出て真西Aに沈む。
したがってイは秋分と春分である。
よって、アとウのどちらかが夏至で他方が冬至であるが、それは南中高度で判断する。

夏至の日には南中高度が最も大きくなるのでアが夏至である。
冬至には南中高度が最も小さくなるのでウが冬至である。

(6) 地面に垂直に棒を立てたときの影の長さが最も長くなるのは、
太陽の南中高度が小さい冬至ウのときである。