【中学3年理科】月の見え方のポイント・問題演習

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中学3年理科。今日は天体の中の「月の見え方」について学習します。満ち欠けや月の見える方角、時間帯について理解できるように勉強しましょう。ポイントは図を書くことです。また、日食や月食についても考えていきましょう。

は地球の衛星で、地球の周りを約1か月で公転しています正確には約27.3日で公転しています。北極側から見ると、月の公転の方向は反時計回りになります。また、月は太陽の光を反射して輝いて見えます。太陽の光の当たり方によって地球から見た月は、丸く見えたり細く見えたり満ち欠けがあります。

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月の満ち欠け

下の図は、地球の周りを公転している月の満ち欠けのようすを表したものです。地球の周りを公転しているので、太陽の光の当たり方で、地球から見える月の形が変化することがわかります。この月の満ち欠けの周期も約1か月で、正確には月の公転周期よりも2日ほど長い約29.5日となっています。

月の見え方

  • 新月
    地球から見て、太陽と同じ方向に月がある。影の面を地球に向けているので、見えない月です。
  • 三日月
    新月から数えて約3日目には、反時計回りに上の図の位置に月が移動します。右側が細く光りはじめています。
  • 上弦の月
    新月から数えて約1週間後、反時計回りに月が公転し、上図の上の位置に月が移動します。右半分が光っている月を上弦の月といいます。
  • 満月
    新月から数えて約15日(2週間後)、新月と反対の位置に月が移動します。太陽の光を受けている面を地球からすべて見られるので、真ん丸の形に見えます。
  • 下弦の月
    新月から約3週間後、月は左側から欠けはじめ左半分だけが光って見える形になります。この月を下弦の月といいます。このあと更に月が欠けていき、約4週間後新月に戻ります。

月は新月から考えて、右側から光はじめ満月となり、右側から欠けはじめ新月に戻るので、月は右から太って右からやせると覚えておきましょう。

月の公転周期と満ち欠けの周期がずれる理由

ここで、月の公転周期が約27.3日なのに対して、満ち欠けの周期が約29.5日なのか疑問を持つ生徒がいますので、簡単に説明しておきます。下の図を見てください。

月の公転周期と満ち欠け

地球が1か月で約30°公転する間に、月は約360°公転します。しかし、その間に地球が公転して位置が上図のように変わっているので、その分次の満月になるまでに余計に公転しなくてはなりません。そのため、満ち欠けの周期の方が2日ほど長くなるのです。

月が見える方角と時間

月の満ち欠けと、月が見える方角、時間に関する問題も出題されます。覚えてしまうという荒業もありますが、下の図を自分で書いて方角や時間がわかるようになることが最良の方法です。

月の見え方の問題1

[問題]日の入り後、上弦の月はどの方角の空に見えるか。

下の図のように、北極側から見た地球と、そのまわりを公転する月を簡単に書きます。

月の見え方

次のキーワードがヒントになっています。

  • 日の入り後
  • 上弦の月

この2つのヒントがあるので、上図のように、日の入り後の位置に自分を書き込み、東西南北を書き入れると、上弦の月が南の空に見えることがわかります。

答え:

月の見え方の問題2

[問題]日の出前、西の空に見える月はどんな月か。

下の図のように、北極側から見た地球と、そのまわりを公転する月を簡単に書きます。

月の見え方

次のキーワードがヒントになっています。

  • 日の出前
  • 西の空

この2つのヒントがあるので、上図のように、日の出前の位置に自分を書き込み、東西南北を書き入れると、満月が西の空に見えることがわかります。

答え:満月

月の裏側が見えない理由

月の問題で「月の裏側が見えない理由を答えよ」や「地球から見ると同じ面しか見えない理由を答えよ」などの問題が出されます。

なぜ月の裏側が見えないのかというと、月の公転の向きと自転の向きが同じで、公転周期と自転周期も同じになっているからです。つまり、月は約1か月で地球の周りを公転している間に、同じ方向に1回自転しているのです。

月の自転周期と公転周期

月の裏側が見えない記述対策

[問題]なぜ、月の裏側が見えないのか。月の自転周期と公転周期に着目して理由を簡潔に答えよ。

解答:月の自転と公転の向きが同じで、自転周期と公転周期が同じだから。

日食と月食

まず、日食と月食を学習する前に、太陽と地球、月が宇宙でどのような運動をしているか復習しましょう。

  • 太陽…恒星
    自ら光を放つ天体。膨大な熱と光を放っている。
  • 地球…惑星
    太陽(恒星)のまわりを公転する天体。
  • …衛星
    地球(惑星)のまわりを公転する天体。

天体の種類

地球は、太陽の周りを約1年で360°公転しています。その地球のまわりを月が約27.3日かけて公転しているのです。

日食とは

お昼、太陽の光が月にさえぎられて見えなくなる現象日食です。太陽の光が月によってさえぎられてしまうので、昼間でも薄暗くなります。

日食が起こるのは、太陽と地球の間に月が公転してやってきたときです。「太陽ー月ー地球」の位置関係のときです。地球から見ると、ちょうど新月のときです。

日食

しかし、新月のときに常に日食が起こるわけではありません。太陽のまわりを公転する地球の公転面と、月が地球のまわりを公転する公転面は少しずれています。なので、太陽と月と地球が一直線に並ぶのは数年に一度の頻度になります。

皆既日食

皆既日食(かいきにっしょく)とは、地球のある地域から見て、完全に太陽が月に隠される現象です。このとき、太陽のまわりにある高温のガス「コロナ」を見ることができます。また、皆既日食になる直前や直後にダイヤモンドリングと呼ばれる現象も起こります。

皆既日食

月は地球のまわりを公転していますが、その公転軌道はきれいな円ではなく、卵の形のような楕円軌道を取っています。そのため、月が地球に近いときと、地球から遠ざかっているときがあるのです。月が地球に近い位置を公転しているとき、地球から見た月は大きく見えます。このときに日食が起これば、太陽が月に完全に隠されてしまうのです。

金環日食

金環日食(きんかんにっしょく)とは、地球のある地域から見て、太陽が月に隠されてリング状に見える現象です。皆既日食と比べると明るいので、ダイヤモンドリングやコロナを観測することはできません。

金環日食

金環日食が起こるのは、地球から見て月が小さく見えるときです。月が地球のまわりを公転していて、地球から遠いところを公転しているときに起こります。

部分日食

部分日食(ぶぶんにっしょく)とは、地球のある地域から見て、太陽の一部が月によって隠される現象です。太陽が三日月のような形に見えることもあります。

部分日食

部分日食は、太陽の一部が隠されれば起こる現象ですので、皆既日食や金環日食と比べると起こる確率が高い現象であるとも言えます。

月食とは

月食とは、月が地球の影に入り薄暗く(赤く)なる現象です。月食が起こる場合、地球の特定の地域だけではなく、すべての地域で月食を見ることができます。

月食

月食が起こるのは、太陽と月の間に地球があるときです。月は太陽の光を反射して輝いていますが「太陽ー地球ー月」の順番で並んだときに、月が地球の影に入り、薄暗く(赤く)なってしまうのです。地球から見て、太陽と反対側に月が来たときに月食が起こることがあります。したがって、満月のときに月食は起こります。

皆既月食と部分月食

月食にも、完全に地球の影に月が入ってしまう皆既月食と、地球の影に月の一部が入る部分月食がありますが、皆既月食のときにも月は薄暗く(赤く)見えるので判断はしにくいです。

皆既月食

なぜ、皆既月食のときにも薄暗く(赤く)月が見えるのかというと、太陽の光のうち波長の長い赤色の光が、地球の大気によって屈折し地球の裏側に回り込むためです。この赤色の光だけが月に届くので赤色に薄暗く見えるのです。

日食と月食の確認問題

  1. 太陽が月に隠されて見えなくなる現象を何というか。
  2. 1のうち太陽のまわりがリング状に輝いて見える現象を何というか。
  3. 皆既日食のときに太陽のまわりに見えるガス状の白いもやを何というか。
  4. 太陽が月に隠されて見えなくなる現象が起こるのは、太陽、地球、月がどのように並んだときか。
  5. 月が地球の影に入り、月が赤く見える現象を何というか。
  6. 月が地球の影に入り、月が赤く見える現象が起こるのは、月がどのように見えているときか。

解答

  1. 日食
  2. 金環日食
  3. コロナ
  4. 太陽-月-地球
  5. 月食
  6. 満月

【理科問題❶】月の見える方角や時間

問題月の運動のようすを調べるために天体観測を行った。図1は、地球のまわりを公転する月のようすを表した模式図である。また、図2は観察を行ったときの西の地平線近くに見えた月の形をスケッチしたものである。これについて、次の各問いに答えよ。

月の見え方

(1)月は地球のまわりを公転する天体である。月のように、惑星のまわりを公転する天体を何というか。

(2)天体観測を行った日、図2のように西の地平線近くに三日月を観察することができた。このときの月の位置は、図1ではA~Hのどこにあったと考えられるか。記号で一つ選べ。また、観察した時刻として最も適するものを、下のア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。
ア 午前9時  イ 正午  ウ 午後6時  エ 午後11時

(3)図1で、月がFの位置にあるとき、地球から見た月はどのように見えるか。下のア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。ただし、肉眼で見えた月の形とする。

月の形

(4)図1で、真夜中に月が西の地平線に沈んでいくとき、月はA~Hのどこにあったと考えられるか。一つ選び、記号で答えよ。

(5)次の文は、地球から見える月の表面の様子についてまとめたものである。文中の( )に適する語句や文章を入れよ。

月の表面に見える丸いくぼみは( ① )といい、隕石が衝突した後になります。また、黒く見える部分は( ② )とよばれます。地球から月のを観測し続けると、常に同じ面しか地球に見せていないこともわかります。これは、月の(  ③  )だからです。

【解答・解説❶】月の見える方角や時間

(1)衛星

地球のような惑星のまわりを公転する天体を衛星といいます。

(2)月の位置:D 観察した時刻:

三日月は、午前9時ぐらいに東の空から昇り、午後3時ぐらいに南中します。南西の空に見えるのが午後6時、西の地平線に沈むのが午後9時ぐらいになります。三日月は新月から数えて3日目に見える月です。図1で、新月の位置はCなので、そこから3日目の月の位置はDになります。

(3)

月は新月の位置Cから、3日で三日月Dの位置、7日で上弦の月のEの位置、約10日でFの位置に来ます。月の満ち欠けは右からなので、月の見え方はウになります。

(4)E

真夜中に月が西の地平線に沈んでいくのは、月が図1でEの位置にあるとき、つまり上弦の月のときです。上弦の月は、正午に東の地平線から昇り、午後6時に南中し、真夜中に西の地平線の沈みます。

(5)月の自転の向きと公転の向きが同じで、自転周期と公転周期も同じだから。

月は、北極側から見ると反時計回りに自転と公転をしており、自転周期と公転周期も同じです。なので、常に地球に向けて同じ面を向けた状態になります。

【理科問題❷】日食と月食

問題下の図1は、10月2日午前8時に東の空で、月が太陽の一部をかくす現象を観察したものである。図2は、太陽とそのまわりを公転する地球と、地球のまわりを公転する月の位置関係を表したものである。これについて、次の各問いに答えよ。

日食と月食

(1)図1は、10月2日午前8時に東の空から太陽が昇るようすを表している。このとき、月が太陽の一部をかくしているのが観察された。このように、月の影に太陽がかくれる現象を何というか。

(2)図1で観測を続けると、月がア、イのどちらかに動いていく様子が観察された。この後月は、ア、イのどの方向に動いていくように見えるか。記号で答えよ。

(3)図1が観察されたとき、月は図2ではA~Hのどの位置にあったと考えられるか。一つ選び、記号で答えよ。

(4)次の文は、10月2日午前8時に東の空で観察された現象についてまとめたものである。文中の( )に適する語句を記入せよ。

月が太陽の一部をかくす現象の中でも、月が太陽の全てをかくしてしまう現象を特に( ① )といいます。この現象が起こる理由は、地球から見た太陽と月の大きさを比べると( ② )の方が大きく見えるからです。また、月が地球の影に入り、月が薄暗く見える現象を( ③ )といいます。この現象が起こるときの月の形は( ④ )になります。

【解答・解説❷】日食と月食

(1)日食

日食は、太陽・月・地球の順に並んだときに起こることがあります。このときの月の形は新月で、地球から見ると太陽も月も同じ方向に観測できます。

(2)

日食は、太陽の右側から起こります。これは、月が地球のまわりを反時計回りに公転しているからです。太陽も月も地球の自転により、東から西に日周運動していますが、月が反時計回りに公転しているので、その分太陽よりも日周運動が遅れるためです。

(3)C

日食が起こるときの月の位置はCの新月になります。太陽と同じ方向にあり、月が太陽の光をさえぎる現象が日食になります。

(4)①皆既日食 ② ③月食 ④満月

日食の中でも、月が太陽の全てをかくす現象を皆既日食といいます。皆既日食が起こるとき、月は地球に近い状態で、見かけの大きさが太陽よりも大きく見えます。また、月が地球から少し離れているときは、見かけの大きさが太陽よりも小さく見えます。このとき、月が太陽をかくすと金環日食やダイヤモンドリングが観測されます。

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