月と太陽の日周運動について(その速度に差がある理由

質問

月と太陽の日周運動について(その速度に差がある理由)

いつも丁寧に教えて下さり、大変ありがとうごさいます。

小６の娘からされた質問について、親の私が間違ったことを教えてしまってはいけないので、確認と、誤っていたら訂正のご教示をいただけたら幸いです。

娘は塾の授業で、「月と太陽では空を動く見かけの速さが違う」という説明を受けました。
「太陽が毎分0.25度、月が毎分0.241度で、太陽が月よりわずかに速い」と。その理由を訊ねたら、地球の周りを月が回っているから」とだけ答えて下さったそうです。

この理由は、手書きで申し訳ないのですが、添付した図のように地球の自転方向と月の公転の方向が同じなので、静止している太陽に比べ、同方向に動いている月の方が遅く見える、という説明でよろしいでしょうか。また、差の角速度は、360度÷28日÷24時間÷60分≒0.009によるものである、と説明しても大丈夫でしょうか。

また、日食についてですが、太陽も月も東から西に動いているのに太陽が西から欠けていくのは、次のような説明でよろしいでしょうか。

「同じ方向(東から西)に動いている月と太陽だが、速さが速い太陽の方が月を追い越していくので、手前(地球側)にいる月が太陽の先頭(西端)から徐々に陰になり、それによって食が起きる」

この日食については、塾の先生が、「太陽と地球を結ぶ線の中に公転する月が入ることで起きる→つまり欠ける理由は、公転による月の動きによるものであり、西から東に公転している月と東から西に動く太陽のすれ違いによって起きる」とご説明されたようですが、このご説明は誤りではないかと思いました。(特に「すれ違って起きる」のくだり)

長々と申し訳ありません。どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.2

teppou

月の運行角速度が太陽より遅く見えるというご説明は正しいと思いますが、計算の訂正をさせていただきます。
　求める一分当たりの角度は、月の公転角速度と地球の自転角速度の差ですので、次のようになります。
　計算を簡単にするために、月の一か月を３０日とします。（新月から次の新月までは平均29.5日です。この数字は公転日数とは異なります。）
　一日当たりの月の運行角度は、360÷30＝12度となります。
　地球の自転方向と月の公転方向は同じですので、地球から見ると月は一日当たり地球の自転より 12度遅れていきます。
　つまり、月は一日当たり 360度－12度＝348度運行していることになります。
　ですので、一分当当たりの月の運行角度は、(360-12)÷24÷60≒0.24166度という事になります。（概算です。）
　因みに太陽の一分当たりの運行角度は、360÷24÷60＝0.25度となります。

　日食についての先生の説明についてですが、「太陽が東から西に動く」という表現は、太陽を地球上からみた動きのことで、
　「西から東に公転している月」という表現は宇宙から地球と月を見るなどの場合の表現で、違う視点からの見方を同時にせよという事ですので、整合性がとれていないと思います。
　日食は、宇宙からの視点では、月の公転運動により、太陽と地球の間に月が入ってくることが一番大きな理由だといえますので、その動きを地球上に視点を移して考えると「すれ違って起きる」という表現も間違っているとは言えないと思いますが、少なくとも多くの小学生には難しすぎるように思います。
　地球上から太陽と月の運行を観測する限りでは、太陽より月の方が遅いので、太陽が月を追い越すという方が自然のように思われます。

回答No.1

nananotanu

空全体が(地球の自転を反映し)1日で一回転しているのに対し太陽・月はそれとは反対向きに個別に動いています。動いている電車の中をゆっくり後ろに歩いているようなものです。外から見ると電車に運ばれて前に進んでいますが、それぞれは電車の中を後ろに進んでいる。

で、そのそれぞれの運動が地球の公転の裏返しと月の公転です。太陽は1年で空を一周して戻ってくるのに対し、月は約1ヶ月で一周して戻ります。つまり、空の上を反対向きに進むスピードは月の方が速い。後ろにバックするスピードが速い、ってことは、空の動きと合わせて地球から見るスピードは(空のスピードから引き算するスピードが大きいんだから)遅いです。