図でつかむ
夏は南中高度が高く昼が長い、冬は南中高度が低く昼が短い、というセットで見ます。
地軸の傾きと公転
この傾きが 1年中ほぼ同じ方向を向いたまま、地球は公転する。
4つの代表的な時期
- 夏至（6月22日頃）：北極側が太陽を向く。北半球は昼が最も長く、南中高度最大。
- 冬至（12月22日頃）：北極側が太陽と反対を向く。北半球は昼が最も短く、南中高度最小。
- 春分（3月21日頃）：地軸が太陽側にも反対側にも傾いていない配置。昼と夜がほぼ同じ長さ。
- 秋分（9月23日頃）：春分と同じく、昼夜ほぼ同じ。
南中高度 ── 太陽が真南に来たときの高さ
春分・秋分：90° − φ
夏至：90° − φ + 23.4°
冬至：90° − φ − 23.4°
春分・秋分：90 − 35 = 55°
夏至：90 − 35 + 23.4 = 78.4°
冬至：90 − 35 − 23.4 = 31.6°
昼の長さの変化
- 夏至：昼が最も長い（東京で約14時間半）
- 冬至：昼が最も短い（東京で約9時間半）
- 春分・秋分：昼と夜がほぼ等しい（12時間ずつ）
太陽の通る道 ── 季節で変わる
夏至：日の出 = 北東、南中 = 高い、日の入り = 北西。空に大きな弧を描く。
春分・秋分：日の出 = 真東、南中 = 中ぐらい、日の入り = 真西。中サイズの弧。
冬至：日の出 = 南東、南中 = 低い、日の入り = 南西。空に小さな弧。
なぜ夏は暑い？
- 南中高度が高い → 太陽光が垂直に近く当たる → 単位面積あたりのエネルギー大
- 昼の時間が長い → 地表が温まる時間が長い
- この2つの相乗効果で夏は暑く、冬は寒い
南半球での季節
日本（北半球）と 季節が逆になる：
日本 夏（6月）↔ オーストラリア 冬
日本 冬（12月）↔ オーストラリア 夏
南半球の中緯度では、太陽は南中時に 北の空を通る
→ 緯度や半球によって太陽の見え方が変わる
緯度ごとの太陽の動き
| 地点 | 夏至 | 冬至 |
|---|---|---|
| 北極（北緯90°） | 1日中昼（白夜） | 1日中夜（極夜） |
| 北極圏（北緯66.6°） | 1日中昼 | 1日中夜 |
| 北緯35°（日本） | 南中高度 78.4° | 南中高度 31.6° |
| 赤道（緯度0°） | 南中高度 66.6° | 南中高度 66.6° |
| 南極圏（南緯66.6°） | 1日中夜 | 1日中昼 |
太陽の南中時刻のずれ
経度が 15° 違うと、南中時刻が 1時間ずれる
日本標準時：東経135°（兵庫県明石市）
東京（東経約140°）：南中は約20分早い
福岡（東経約130°）：南中は約20分遅い
→ 同じ「正午12時」でも、地点によって実際の南中は前後する
季節と気温の関係
最も日射量が多いのは 夏至（6月）だが、最も暑いのは 7〜8月
理由：地表や海水が温まるのに時間がかかる（熱容量）
同様に、最も日射量が少ないのは 冬至（12月）だが、最も寒いのは 1〜2月
→ 1〜2か月のタイムラグがある
- 夏が暑いのは「太陽が近いから」ではない。地球の公転軌道は ほぼ円で、距離はあまり変わらない。
- 原因は 地軸の傾き。北半球が太陽を向く側にあるとき夏。
- 南半球は逆。日本が夏のとき、オーストラリアは冬。
- 春分・秋分：90° − 緯度
- 夏至：90° − 緯度 + 23.4°（高くなる）
- 冬至：90° − 緯度 − 23.4°（低くなる）
- 緯度が高い（極に近い）ほど南中高度は低い
- 南中高度が高い → 単位面積あたりの日射量が多い
- 地面が斜めに照らされると同じ日射量を広い面積に分散
- これと昼の長さの両方で季節の気温が決まる
練習問題
北緯 30° の地点で、春分の日の南中高度を求めよ。
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90 − 30 = 60°
北緯35°の地点での夏至と冬至の南中高度を求めよ。
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夏至：78.4°、冬至：31.6°
春分・夏至・冬至で、昼が最も長いのは。
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夏至
季節が変わる最大の原因は何か。
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地軸が公転面に垂直な方向から約 23.4° 傾いていること（地球と太陽の距離の変化ではない）
まとめ
- 地軸は 公転面に垂直な方向から約23.4°傾いている。これが季節の原因。
- 夏至：太陽が最も高い、昼が最も長い。
- 冬至：太陽が最も低い、昼が最も短い。
- 春分・秋分：南中高度 = 90° − 緯度、昼夜ほぼ同じ。
- 南中高度 = 90° − 緯度 ± 23.4°（夏至＋／冬至−）。