太陽の動きと季節を解く・整理する5ステップ

各ステップをクリックすると詳しい説明と例が開きます。

ステップ 1：ステップ1: 季節の原因を「地軸の傾き」で説明する

まず距離ではなく地軸の傾きが原因だと押さえます。地球の自転軸は公転面に垂直な方向から約23.4°傾いたまま公転するため、北半球が太陽を向くときが夏、反対側を向くときが冬になります。日本とオーストラリアで季節が逆になる理由もこれで説明できます。

例題：問：季節が変わる最大の原因は？／答：地軸が公転面に垂直な方向から約23.4°傾いていること。太陽との距離の変化ではない。

ステップ 2：ステップ2: 南中高度の公式を使い分ける

緯度 φ° の地点での南中高度は3パターン。春分・秋分：90°−φ、夏至：90°−φ+23.4°、冬至：90°−φ−23.4°。夏至は「＋」で高く、冬至は「−」で低くなる、と符号で覚えるのがコツです。

例題：北緯35°（東京）の場合：春分・秋分＝90−35＝55°、夏至＝55＋23.4＝78.4°、冬至＝55−23.4＝31.6°。

ステップ 3：ステップ3: 日の出・南中・日の入りの方角と弧を図でつかむ

太陽の通り道は季節で形が変わります。夏至は日の出＝北東・日の入り＝北西で大きな弧、春分・秋分は真東から出て真西に沈む中サイズの弧、冬至は南東から南西へ小さな弧。南中高度の高低と弧の大きさをセットで覚えます。

例題：夏至の東京：日の出は北東、南中高度は78.4°と高く、昼の長さは約14時間半。冬至はその逆で約9時間45分。

ステップ 4：ステップ4: 「南中高度の高さ」と「昼の長さ」で気温を説明する

気温が決まる理由は2つ。南中高度が高いと太陽光が垂直に近く当たり、単位面積あたりのエネルギーが大きくなる。さらに昼が長いと地表が温まる時間も長い。この2つの相乗効果で夏は暑く、冬は寒くなります。

例題：夏至の日は北半球で1日に受ける日射量（太陽エネルギー）が最大なのに、最も暑いのは7〜8月。理由は地表や海水が温まるのに時間がかかるから（1〜2か月のタイムラグ）。

ステップ 5：ステップ5: 緯度・半球・経度の違いを問われたら整理する

緯度が高いほど南中高度は低くなり、北極圏では夏至に白夜、冬至に極夜になります。南半球では太陽は南中時に北の空を通り、季節は日本と逆。経度では15°差で南中時刻が1時間ずれることも押さえます。

例題：東京（東経約139.7°）を東経140°と概算すると、日本標準時（東経135°）より南中が約20分早い。福岡（東経約130.4°）を東経130°と概算すると約20分遅い（実際の差は約19分）。

これだけは覚える

季節の原因＝地軸の傾き約23.4°。南中高度＝90°−緯度±23.4°（夏至＋／冬至−）。夏至は昼が最長で南中高度最大、冬至はその逆。気温は南中高度の高さと昼の長さの両方で決まる。

「夏が暑いのは太陽が近いから」と答えるのは×。公転軌道はほぼ円で距離はほぼ一定。原因は地軸の傾き。また公式の符号を逆にしがち（夏至が＋、冬至が−）。観察結果と考察の混同にも注意。