太陽の南中について

質問

小学校で習う、太陽の動きの所で、
太陽は正午に真南で高度が一番高くなる、とあります。
青森県で観察したところ、正午に高度は一番高くなりましたが
真南ではなく、南西よりでした。
なぜなのでしょうか？

回答No.6

puni2 · ベストアンサー

できれば，
○測定方法。どんな装置なり道具なりを使って，どうやって測定したのか。
○測定の時間間隔。1分ごとに測定して「12時00分」となったのか，1時間ごとに測定したのか。
○南西よりとは，真南より何度ぐらい西よりだったか。
などもわかると，より具体的なコメントができると思います。
一昔前なら，時計の精度なども問題になったでしょうが，今のクォーツ時計なら，事前にきちんとあわせてあれば（この程度の観察に用いる際は）まず差し支えないでしょう。

で，いずれにせよ，授業で扱うとしたら「測定に伴う誤差」の話を，小学生用にかみ砕いてとりあげるのがいいと思います。
○青森では正午より早く南中（真南に来ることです。念のため）しているはずが，正午になったのはなぜか
○どこであっても高度が最も高いのは南中した時のはずが，南西よりになったのはなぜか
を分けて考える必要があるでしょう。

後者はたぶん，測定誤差とか，方角の決め方とか，装置自体の問題とか（観測時に台をきちんと固定していたか等）といったあたりで落ち着くでしょう。
また，朝夕に比べて正午前後は，（一般的にいうと天体が南中する頃は，）高度の変化がゆるやかなので，どこで一番高くなったかを正確に見極めるのは難しい，ということも考えさせていいかもしれません。（ちょっと小学生には難しいかな）
一方，前者はちょっとやっかいです。
これは，「明石と青森との経度差」に加えて，No.2の回答にあった「均時差」の両者がからんでくるからです。
ただ，小学校ですから，均時差まで取り上げるとなるとかなりやっかい（高校の地学の範囲。大学センター試験に出たこともある）になりますし，単元の内容からちょっと深入りしすぎと思われるので，青森と明石間の“時差”だけでもいいと思います。
わが家は東京ですが，九州にしばらく滞在してから東京に帰ってくると，夕方日が沈むのが早いなあと感じます。（40分ぐらい違う）
そのへんの話にとどめておくほうが無難でしょう。

ただ，聞かれた時のために均時差について知っておくことは無駄ではないでしょうから，少し説明しておきます。
一般に，東経135度（明石市を通る）の線上では正午に太陽が南中すると言われています。しかし，これは1年を平均した時の話です。
実際には，正午より早い時もあれば遅い時もあります。
明石市での太陽の南中時刻が，1年間でどう変化するか，簡単に書いてみると，

1月1日は12時03分→だんだん遅くなる→2月11日ごろ最も遅くて12:14
→だんだん早くなる→4月15日頃12:00→もう少し早くなる→5月14日頃最も早くなって11:57
→今度はまた遅くなる→6月13日頃12:00→もっと遅くなる→7月26日頃最も遅くて12:07
→今度はまた早くなる→9月1日頃12:00→もっと早くなる→11月3日頃最も早くて11:44
→また遅くなる→12月25日頃12:00→最初に戻る

こんな感じです（あまり簡単ではないですね）。
この「明石市の南中時刻の，正午からのずれ」を均時差といい，早い時はプラス，遅い時はマイナスとします。
詳しい値は，『理科年表』（という本が丸善から毎年発行されている）に載っています。

均時差の値は全国（全世界）で共通ですので，上の表（？）は全国で使えます。
たとえば，東経140度の線上の都市（千葉とか秋田あたり）なら，それぞれの時刻を20分（注）早めるだけです。日付は変わりません。
上の表では，最も遅いのが2月初めの12:14ですので，20分引くと11:54となります。つまり，1年中どの時期であっても，正午には太陽は真南を行きすぎて少し南西のほうにある，ということです。
青森県はほとんどのところで東経140度よりさらに東ですので，時刻はさらに早まります。

（注）「20分」の出し方……明石（東経135°）との経度差15°＝時間差1時間，経度差1°＝時間差4分，の割合で換算できます。

均時差の生じる理由はさらに複雑になりますので，詳しくは省きますが，要点だけ書くと
(1)地軸が23.4度傾いている
(2)地球が太陽の周りを回る軌道が，円ではなくて少し楕円になっている
ためです。

長々とすみませんでした。残りの実習期間も頑張って下さいね。