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日の出時刻と厄介な疑問(2)

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単純ではない日の出時刻

日の出最遅のピークは冬至より後にずれ、日の入最早のピークは冬至より前に訪れる。
前回の繰り返しになりますが、一年中で最も日の出時刻が遅いのは冬至であってしかるべきと考えそうなところだけれども、実際にはそうはならずに、冬至を10日あまり過ぎた1月の初旬となり、同様に、最も日の入が早い日は、冬至よりずっと前の12月の初旬となるのはなぜなのかという問題でした。

この問題は、実は私が子供の時分に長いこと不思議に思い続けていた問題でした、分からないといっても、少し考えれば分かりそうな問題だったので、書物などを調べることなく何とか自分で答えにたどり着こうと、人知れず頭をひねっていた記憶があります。しかし、結局、正解にはたどり着きませんでした。

では、その正解とは・・・これが、表題で「厄介な疑問」としたように一言で竹で割ったように説明することがしづらいのです。
ちゃんと説明しようとすると興味の薄い方は、ますます興味がなくなるようなものなので、詳細については、ここではその分野のサイトで説明しているのを紹介するにとどめ(最下段参照)、正確ではないですが、ごくごく平たく説明しておきます。

【説明】
(1)まず、問題の基礎として、時間・時刻というものを理解しなければなりません。
私たちが通常に使用する時刻というものは「平均太陽時」というものを使っています。
もともと、1日(天空を太陽が一周してくる時間)の長さというのは、太陽の実際の動きで決められていました。これを「真太陽時」といいます。

(2)しかし、地球の地軸の傾きと、太陽を公転する軌道は正円でないことから、そのままだと1日の長さが年間を通すと長くなったり短くなったりしてしまいます。そこで、平均値を取ることで1日の長さを無理やり均一にしました。これが「平均太陽時」です。

(3)そして、上記の理由で実際の太陽の南中時間はいつも一定ではないということが生じます。
 東京の南中時刻でみると次のとおりです。
  年間平均    11時41分
 (それぞれ、変化のピークごろの南中)
  2月11日ごろ 11時55分(遅)
  5月14日ごろ 11時37分(早)
  7月26日ごろ 11時47分(遅)
 11月 3日ごろ 11時24分(早)

(4)ここで、実際の南中時間が遅れると言うことは、実際の日の出時刻も遅れるということに注意してください。 

(5)一方、真太陽時で考えたなら冬至では最も日の出時刻が遅く、冬至を過ぎた後の日の出の時刻は、当然だんだん早くなります。

(6)しかし、これに(3)・(4)のような南中時刻の遅れ=日の出時刻の遅れというものを併せて考えると、冬至過ぎの時期は、南中・日の出時刻が大きく遅れている時期にあたり、この遅れる程度が、(5)の冬至を過ぎて日の出が早くなる程度を上回っているのです。

(7)このため、日の出時刻は、冬至以降も引き続き遅くなり、遅れの程度を早まりの程度が追い越す1月7日ごろをピークとし、それ以降になって、やっと実際に日の出時刻早くなってゆくことになるのです。

どうでしょうか、分かりづらかったと思います。
もちろん私の理解不足もあるでしょうが、正確さより分かりやすさを心がけて書いてもこのようになってしまいます。
自然の原理というのは、複雑そうなものでも得てして単純なのですが、これは、自然の原理に加え、人の手による原理である「平均太陽時」というものがからんだ問題であるためなのか、すっきりした回答でなくちょっと悔しい思いです。

【もっと詳しい説明】
  ・こよみのページ
  ・横浜こども科学館/(財)横浜市青少年科学普及協会

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