地球の公転とその証拠｜高校地学

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「地学」の内容 (4) ア (ｱ) ㋐「地球の自転と公転」。
内容の取扱いは「『公転』については、年周視差と年周光行差を扱うこと」を求めている。

0. どういう論点か

公転の証拠は 3 つで、それぞれ何を測っているかが違います。

証拠	何が見えるか	大きさ
年周運動	星座が季節とともに移る	1 年で 1 周
年周視差	近い星の位置が 1 年周期でずれる	1″ 以下（非常に小さい）
年周光行差	すべての星の見える方向がわずかにずれる	最大約 20.5″

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

年周視差は星の距離で変わる（近い星ほど大きい）
年周光行差はすべての星に同じだけ現れる（距離に関係しない）
季節は距離ではなく地軸の傾きで決まる（北半球の冬のほうが太陽に近い）

1. 年周運動

根拠: 学習指導要領地学-(4)-ア-(ア)-㋐

天体の年周運動とは？

地球の公転により、同じ時刻に見える星座が季節とともに移っていく現象

1 年で天球を 1 周する。

太陽が天球上を 1 年で 1 周する見かけの通り道を何という？

黄道

地球の公転面（黄道面）が天球と交わる大円。

黄道と天の赤道は何度傾いている？その理由は？

約 23.4°。地軸が公転面の垂線に対して傾いているから

この傾きが季節を生む。

黄道十二星座とは何を指す？

黄道に沿って並ぶ 12 の星座（太陽が 1 年で通過していく星座）

その季節の夜には見えない（太陽と同じ方向にある）。

2. 年周視差と年周光行差

根拠: 学習指導要領地学-(4)-ア-(ア)-㋐

年周視差とは？

地球の公転により、近い恒星の見える方向が 1 年周期でずれること（その角度の半分）

地球－太陽の距離を底辺とする三角形の視差。

年周視差が公転の証拠になるのはなぜ？

地球が動いていなければ、位置の周期的なずれは生じないから

19 世紀に初めて測定され、公転が実証された。

年周視差と距離の関係は？

年周視差が大きいほど近い（距離は視差の逆数）

視差 1″ の距離が 1 パーセク（約 3.26 光年）。

年周視差が 0.1″ の星の距離は？

10 パーセク（約 32.6 光年）

距離［pc］= 1 ÷ 年周視差［″］。

年周視差の測定が難しいのはなぜ？

もっとも近い恒星でも 1″ に達しないほど小さいから

ケンタウルス座αでも約 0.75″。

年周光行差とは？

地球の公転運動のため、星の光が来る方向がわずかにずれて見える現象

雨の中を走ると雨が斜めに見えるのと同じ。

年周光行差の大きさはどれくらい？何で決まる？

最大約 20.5″。地球の公転速度と光速の比で決まる

星の距離には関係しない。

年周視差と年周光行差の決定的な違いは？

年周視差は星の距離で変わり近い星だけ大きい、年周光行差はすべての星に同じだけ現れる

だから見分けられる。

3. 公転と季節

根拠: 学習指導要領地学-(4)-ア-(ア)-㋐

季節が生じる原因は？

地軸が公転面に対して約 23.4° 傾いていること

太陽の南中高度と昼の長さが変わる。

「地球が太陽に近いと夏」は正しい？

正しくない

北半球が冬の 1 月に地球は近日点を通る。距離の影響は小さい。

公転軌道はどんな形？離心率は？

わずかにつぶれた楕円（離心率約 0.017）で、ほぼ円に近い

近日点と遠日点の差は約 3 %。

地球の公転の速さは、近日点と遠日点でどちらが速い？

近日点（ケプラーの第 2 法則）

だから北半球の冬は夏よりわずかに短い。

1 天文単位（1 au）とは？

地球と太陽の平均距離。約 1.5 億 km

太陽系の距離の基準。

地軸の傾きが今より大きくなると、季節の変化はどうなる？

大きくなる（夏はより暑く、冬はより寒くなる）

この傾きの変化が氷期・間氷期の周期に関わる。