中学理科「天体の動き」透明半球に記録した点から日の出の時間を求める

中学理科「天体の動き」透明半球に記録した点から日の出の時間を求める

◆問題

日本のある地点で、９月の下旬に太陽の１日の動きについて調べるために、次のような操作をした。

白い紙に透明半球をかぶせて固定し、ペンの先の影が透明半球の中心にくるようにして、太陽の位置を１時間ごとに記録した。記録した点をなめらかな線で結び、透明半球のふちとの交点をＡ，Ｂとした。透明半球上に記録した太陽の道筋に紙テープを重ねて、各点を写し取った。

各点の間の長さを測ったところ、１時間ごとの間隔は２．４ｃｍだったという。午前８時に記録した点から、透明半球のふちの点Ａまでは４．８ｃｍだったとすると、日の出の時刻は何時頃と推定できるか？


解答・解説はこのページ下


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◆解答

太陽の日周運動についての標準的な問題です。
ここでは図は省略しましたが、実際の入試問題等では、透明半球をかぶせた紙や板のイラストが添えてあると思います。
お手元の問題集等で、イメージをつかみながら以下を読んでもらうと良いでしょう。もちろん、図なしでも全く問題ありません！

実験の内容がわかれば、求め方は非常に単純です。
１時間ごとに記録した太陽の位置の間隔から、「紙テープ」の２．４ｃｍが１時間に相当することがわかります。

地球の自転の速さは一定なので、２．４ｃｍで１時間なら、４．８ｃｍは２時間ですね。

透明半球のふちは地平線になるので、午前８時の点からふちまでに４．８ｃｍあるのならば、日の出の時刻は８時の２時間前ということです。

つまり、「日の出の時刻は午前６時」です。


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