単元 (小学4年)月と星(小学6年)月と太陽(中学3年)太陽系と恒星
担当田中
実験環境学校、自宅
1.「日食」はどんな仕組みで起きるのでしょう。
- 地球と月の距離は平均で約38万kmです。
- 地球と太陽の距離はその約400倍の約1億5000万kmです。
- 太陽の直径は、月の直径の約400倍です。
- 従って、地球から見た太陽と月の大きさ(「視直径」といいます)はほとんど同じ(約0.5度)です。
- 新月(正確には月齢0の瞬間)には、太陽―月―地球が、ほぼ一直線に並びますが、普通は完全に一直線には並びません。
- それは、地球から見て月と太陽の見える角度が、ほんの少しずれていることが多いからです。
- ところが、一年に一回か数年に一回、太陽―月―地球が完全に並びます。その時に「日食」が起きます。
2.「日食」と「月食」が起きる仕組みには、どんなちがいがあるのでしょう。
- 「月食」は、太陽―地球―月の順で、完全に一直線に並んだ時に起きます。必ず「満月の日」の夜に起きます。
- 「月食」は、地球の影に満月が入る(正確には地球の影が満月を追い越していく)現象で、満月が少しずつ欠けて見えます。
- 「日食」は、太陽―月―地球の順で、完全に一直線に並んだ時に起きます。必ず「新月の日」の昼間に起きます。
- 「日食」は地球の地表や海面を「月の影」が移動する現象で、太陽が新月の影で少しずつ欠けて見えます。
月食とお饅頭 |
月の形 |
※月食独特の月の形と、その形にかじったお饅頭のツーショット。非常に苦労して撮影しました。
3.「日食」と「月食」ではどちらが多く起きるでしょう。
- 答えは「日食」です。「月食」は数年に一度しか起きませんが、「日食」はほとんど毎年起きています。
- しかし「月食」は一度起きると、世界の半分ぐらいの地域で見られるのに対し、「日食」は非常に限られた地域でしか見られません。今回の「日食」も、メキシコ~アメリカ~カナダの一部の地域だけです。
- 従って、ヒトが一生のうちに見るチャンスが多いのは「月食」で、「日食」(特に太陽が完全に欠けて見える「皆既月食」)は、一生のうちでもなかなか見られない現象なのです。
4.日食にはどんな種類があるのでしょう。
- 「日食」には、「皆既日食(かいきにっしょく)」「金環日食(きんかんにっしょく)」「部分日食」の3種類があります。
- 「皆既日食」は、「地球~月」の距離が近く、地球から見た太陽の大きさ(視直径)よりも、月の大きさ(視直径)のほうが大きい時に起きます。太陽は月によって完全に覆い隠されます。
- 「金環日食」は、「地球~月」の距離が遠く、地球から見た太陽の大きさ(視直径)よりも、月の大きさ(視直径)のほうが小さい時に起きます。太陽は月によって完全に覆い隠されず、「リング状」に見えます。
- 「部分日食」は、地球(正確には観測地)から見た太陽と月が少しずれていて、太陽の一部分だけが欠けて見える日食です。皆既日食の前に約1時間、皆既日食の後にも約1時間、部分日食が見られます。
5.宇宙から見た皆既日食のようす
- 下の写真は、日食の影が、日本列島付近に最も近付いた時の、衛星写真(拡大カラー画像)です。
- 北太平洋上に、月が作った黒い影が、くっきり映っているのがわかります。「世界最大の影」です。
- 4月8日にも、このような影がメキシコ~アメリカ~カナダを横断します。
「2016年3月9日の皆既日食の衛星写真」2016_0309 11h 00’JST
- 日食中は、昼でも夕方のように薄暗くなります。(2012年5月の東京の金環日食)
- 鳴いていた小鳥が鳴きやんだり、赤ちゃんが泣きだすこともあります。
- 気温が少し下がることもあるので、気温の変化を測ってみると面白いと思います。
- 火星でも日食は起きます。
- ただし、「火星の月(衛星)フォボス」は、小さくていびつな形なので、こんな変な日食になるのだそうです。
Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS/SSI
NASA, Perseverance Rover Sees Solar Eclipse on Mars, 2022.4
7.アメリカ各地での日食の見え方(2024年4月8日)
- アメリカ各地によって、見え方が大きくちがいます。
- 自分の住んでいる(または日食を観測する)場所で、どんなふうに見えるのか、イメージしておきましょう。
スターゲイズ社WEBページ、「2024年4月8日 北アメリカ大陸横断皆既日食」
- まず、中部時間13:20頃、メキシコで「皆既日食」になります。そのころシカゴの近くでも、すでに「部分日食」が始まっています。
- 中部時間13:40頃、テキサス州のダラスで皆既日食になります。その頃、シカゴの近くではかなり欠けて見えます。
- 中部時間14:05頃、インディアナポリスで皆既日食になります。シカゴ市内では、三日月形の非常に細い太陽が見られます。
- 中部時間14:15頃、クリーブランドで皆既日食になります。シカゴの近くでは、ほとんど三日月と同じような形に見えます。
- 中部時間14:30頃、カナダのモントリオールで皆既日食になります。シカゴの近くでは、少しずつ太陽が元の形にもどり始めています。
8.日食を安全に観察するために
- たとえ欠けていても、太陽(「光球」といいます)を直接目で見ることはしてはいけません。
- たとえ一瞬でも「網膜火傷(もうまくかしょう)」になり、目の奥にダメージがおよびます。
- 特に望遠鏡や双眼鏡で太陽を見ると、一瞬で「失明」します。
- 目で観察する場合は、専用の「遮光板(しゃこうばん)」か「日食グラス」が必要です。
- 「濃い色の下敷き」「煤(すす)で黒くしたガラス板」「安物の日食グラス」などは、絶対にNGです。
- 「遮光板」や「日食グラス」を使う場合も、長時間連続して使ってはいけません。
- 時々目を休ませて、光線や熱から目を守りましょう。
- 「遮光板」で部分日食を見ると、こんなふうに緑色に見えます。これは「安全な色の太陽」です。
- ワンちゃんも日食の観察には「日食グラス」が必要ですワン!
9.「ピンホール」を使った日食の観察方法
- 「遮光板」や「日食グラス」が入手できない場合は、おもしろい日食の観察方法もあります。
- 晴れた日に太陽の光を小さな穴(ピンホール)に通すと、地面や壁に「丸い太陽」が映ります。
- 部分日食中にそれを試すと、地面や壁に「その時の日食の形」が映っておもしろいです!
- ピンホールは、自分で紙に穴を開けて作っても良いですが、いろいろなもので代用できます。
- これは自作の「ピンホール日食観察板」です。穴の直径は、1mmぐらいが良いです。
- 部分日食中に壁や紙に映すと、太陽の形がこんなふうになって面白いです。
- 切手の穴(目打ち)を使ってもできます。これはかなりお手軽な方法ですね。
- クラッカーの穴でもできました。ほかにもいろんな「小さな穴」を探してみましょう。
※クリームがはさまっているクラッカーはNGです。
※その場合は食べちゃってください。
- 何と、セーターの生地をのばしてもできます。
- 日食が何千個も「大量生産」できました。ほかにも「麦わら帽子」「ガーゼ」「ザル」でもできますよ。
※「ザル」は使えますが「サル」は使えません。
- 木の葉っぱの間からもれる「こもれ日」も、日食の形になって面白いです。
10.鏡を使って日食の観察をしてみましょう
- 小さな鏡(デンタル・ミラー)と厚紙を使うと、日食の太陽の形を映せます。
- 大きな鏡を使うと、となりの建物の壁にも映せます。
- 鏡の形は四角でも円でも関係なく、日食中の太陽の形になります。
- 日かげにある壁のほうが、見やすく映りますよ。
- 最後に「日食かつ丼」も作ってみましょう!
実験レポ
前日の4月7日に、第7回オンライン理科実験授業の中で米国中西部の補習授業校の生徒を対象に授業していただきました。それぞれの生徒の観察地点の緯...もっと見る
MKさん 香川県 教職員2024年4月8日皆既日食(米国インディアナ州)
前日の4月7日に、第7回オンライン理科実験授業の中で米国中西部の補習授業校の生徒を対象に授業していただきました。それぞれの生徒の観察地点の緯度と経度に基づいて事前に作成いただいた当日の太陽のイメージ動画に基づき、それぞれの観察地点で最も太陽がかくれる正確な時間の情報を手にして生徒たちは観察にのぞみました。当地、インディアナ州、ブルーミントン市では8日の午後2時ころから次第に太陽が隠れ始め、事前にお知らせいただいた時間通り、午後3時過ぎに4分間以上にわたって皆既日食になりました。 前回の2017年の米国中西部の皆既日食の時は、隣のケンタッキー州まで皆既日食を観察にいきました。このときは観察会場となった公園で完全に太陽が隠れる瞬間にアナウンスがながされました。今回はそれぞれが自宅で観察していましたので、正確に100%太陽が隠れる瞬間を知る上で、事前にお送りくださった太陽の様子の経時変化を示す動画はとても有効でした。
MKさん
香川県 教職員