太陽光の拡がり

質問

中学校の理科で、太陽と地球の距離が遠いので太陽の光は平行になっていると習った記憶がありますが、なぜ雲間から地上に伸びる太陽の光は角度が付いているのでしょう。

回答No.4

kagakagaku · ベストアンサー

正解を見つけました！
一番下の、ちょっと面白い光景、という場所に種明かしはこちら、というリンク先があると思います。

科学は楽しいですね。３で変な答え書いてすいませんね。ひとつトリビアが増えました！

参考URL：

http://www.senior.aichi-edu.ac.jp/mtahira/clouds/clouds.htm

お礼

まさにこの参考サイトの通りでした。まだ頭の中でスッキリと理解できていませんが、ゆっくりと整理してみます。最適な資料検索ありがとうございました。

回答No.9

theonti

＃６です
地球が平らならば、大きさの関係で太陽の見かけの位置と言うのは変りません。だから、平行と言われています。
もっと大きく見ると、大きさの関係が分かります。地球の影は火星までは届きません。（と、思います）
これで、影の見え方が遠近法だけでは説明できない事が分かると思います。
簡単な作図が有ります。
http://www.geocities.jp/eisyuu18/san-earth.xls
これで理解できると思います。

回答No.8

kagakagaku

No.7さんの意見を見て深く考えさせられました！

確かに放射状光線の中心が近くなりそうだから、反射しているのだろう、と書き込みを見てそう思いました。

一瞬納得してしまいましたが、「放射状光線の中心」という存在がネックかもしれないです！！というのも、太陽の光が完全な平行光線であると仮定した場合、中心というものは存在しないからです…。

No.4でのリンク先で、障子が格子状にあり、下から覗き込んだ場合、平行なはずの桟が放射状に見える写真があります。ここで、障子を無限大に大きくし、同様に下から覗き込んだ場合を考えると、確かに遠くの一点で交わるように見えることが予想されますが、あくまでも障子の桟は平行であり、無限遠にあるとしても、障子の桟同士が交わる事はありません。

すなわち、放射状光線の中心、というトリックの正体は、限りなく近接している「２点」ということになります。しかし、遠くにあるため１点しかないように見えるのだと思います。

よって一点に交わる点が、現在地からどれほど離れているのかは厳密に分からないのではないでしょうか。肉眼では、1万キロ先も、1000万キロ先も、１億５千万km先も、同じ「１点」として見えてしまうのではないでしょうか。

しかし、前提として、太陽の光が完全平行であることで説明していますので、実際には異なるかもしれません。光が平行でない場合、もちろん放射状光線の中心という考えを含めて考えないといけないかもしれませんね…。

非常に考えさせられる考え方で、おもしろいと思いました！

回答No.7

jumbokeskusu

No.4の方ご紹介のサイトの写真は、確かに面白いですね。極端に画面中央上方から、扇方に下方に光が広がっていますね。珍しい写真ですね。答えは、遠近法ということですね。

素人の私はこの写真に関しては少し違った考えです。
隙間だらけの黒い雲の上方にある、一塊の白く明るい雲が太陽に光で非常に明るく輝き、その間接の光が、下の黒い雲の隙間から放射状に漏れているのが原因と推定します。
根拠としては、放射状光線の中心(発信元）は、あの写真からは、非常に近くになるからです。太陽の距離１億５千万kmにはとても見えない。
もちろん遠近法の、放射状に見える理由の一部ではあると思いますが。

回答No.6

theonti

絵を描ければ説明出来るのですが、
遠近法の効果も有りますが、それだけでは有りません。
概ね平行と言うのが正解ではないでしょうか。

太陽が点に見えますか？
月と同じように大きく見えます。
幅が有ります。
その分だけ広がります。

筒の先を光が入らないように塞ぎ針で穴を開けます。
手前はすりガラスを張ります。
それで明るいものを観てみましょう。
逆さまに映っているのが解ります。
近くのものは筒一杯に映り、太陽は小さいですが先に明けた針の穴よりは大きく映ります。
それが幅です。
幅の分だけ広がります。
本当に平行ならば影は何処まで行っても同じ幅ですが幅が有るから最後はなくなります。
皆既月食は見えますが水星や金星の影は見えません。

そこで、遠近法が出てきます。
自分の位置から見て太陽の位置を中心点にして、それぞれの雲の穴に向かって線を引きます。
それが実際に見える姿です。

高い山に登って、雲から洩れる光が地上に届く姿は
遠近法で説明すると広がらないですぼまります。しかし、写真を見せられないのが残念ですが、平行に映っています。

本来は広がるものが遠近法で広がらない。
距離＋広がり。それが、答えだと思います。

お礼

遠近法だけではモヤモヤしていた頭の中が筒の例でスッキリしました。ありがとうございました。

回答No.5

photon3

No.4のkagakagakuさんのご回答のとうりと思います。たとえば鉄道線路のそばに立って２本のレールを見ると、自分の近くは２本のレールの間隔が広く、遠方では狭く見えます。つまり遠近法そのものということです。ご質問の雲間からの太陽光線の場合、極端な場合、その太陽光線が観測されている人に向かってくる場合は、幅は大きくひろがり、一方、雲間からの太陽光線を遠くから光線に直角に観測するときは、平行光線としてそのまま見えることになります。

回答No.3

kagakagaku

全くの予想です！参考にしないで下さい…。
地球の緯度が関係するのではないですか？平行な太陽の光が地球に当たる際、雲の隙間と地表を結ぶ線と、太陽の光の角度は緯度で異なるかもしれないです。

すなわち、赤道上では雲の隙間からの光は全くの垂直、緯度４５度の雲の隙間からの光は４５度の角度、緯度９０度では隙間からの光は全く観測されないかも？

図を書いてみてください。
１．半円を書き
２．半円の底面から約３６度の角度の位置（日本をイメージ）に雲の絵を浮かべて
３．雲と半円の中心を線で結ぶ。
４．半円の底面に垂直な太陽の光を書く。そのうちの一本は雲の中心を通る光を書く

どうでしょう？いわゆる日本から見た、雲間から射す太陽の光、というのは角度がついていませんか？

正解はどうなんでしょうね…

回答No.2

shinkun0114

＞なぜ雲間から地上に伸びる太陽の光は角度が付いているのでしょう。

雲間から伸びる２つの太陽光が平行ではない、ということですか？
うーん。。。私には平行に見えるんですが・・

単純計算してみます。
太陽から地球までは約１億５千万km離れています。
角度にして１度のずれが見える光は、
　1.5×10^8×sin1゜
≒2,617,861km
２６０万km離れた光の計算です。

地球の直径が１万kmですから、とても目に見えて
角度があるようには思えないのですが・・

回答No.1

miracle3535

私も中学校のときに言われました。その先生は前提を話さなかったのではないでしょうか。
１０ＣＭ位なら平行と考えてよいでしょう。太陽からかなり距離がありますので、我々に届くときの角度は平行に近づくますが、まだ平行にはなっていません。
でも１０ｃｍ位の距離ならほぼ平行と考えても間違いはないでしょう。
地中に１０間隔で垂直に真っ直ぐな棒を立てて、その棒から距離を測りながら棒と棒の影の幅を測定してみてください。離れると少しずつ影の距離も数ミリずつ長くなると思います。垂直に立てるのが難しいですが・・・。