【中学3年理科】金星の見え方のポイント・問題演習

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中学3年理科。今日は天体の分野の中の金星に焦点を当てて学習していきます。金星は地球よりも内側を公転する内惑星でした。見え方にどのような特徴があるのかを見ていきましょう。

金星(内惑星)の見え方

太陽系の惑星で、地球よりも内側を公転している惑星を内惑星といいました。太陽から近い順に水星、金星と続きます。水星は太陽に近すぎるのと、小さいのでなかなか観測することが難しいのですが、金星は地球からひときわ輝いて見え、明星(みょうじょう)としてなじみが深い惑星になります。

太陽系の惑星の分類

したがって、入試やテストにも金星の見え方に関する問題がよく出題されます。いつどの方角に見え、見え方はどうなのかをしっかり勉強していきましょう。

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金星は真夜中に見えない

金星(内惑星)の見え方ですが、まず押さえておきたいことは、金星(内惑星)は真夜中に観測することができないということです。金星と地球が公転し、どのような位置関係になろうが、絶対に真夜中に金星(内惑星)を観測することはできません。

理由は、金星が地球よりも内側を公転しているからです。言い方を変えると、「地球よりも公転軌道が内側にあるから」です。公転軌道とは、公転している道のことです。下の図を見てください。地球で真夜中の場合、地平線の下に金星(内惑星)が隠れてしまい、見えないことがわかります。

金星1

では、金星はいつ観測できるのでしょうか。お昼はもちろん明るすぎて観測できませんね。金星は朝の日の出前と、夕方の日の入り後の短い時間の間だけ観測することができます。ひときわ輝いて見えることから「明星(みょうじょう)」として昔から親しまれています。

明けの明星

明けの明星は、明け方に観測できる金星です。次のポイントを下の図と一緒に覚えましょう。

  • 見える方角…
  • 見える時間帯…明け方(日の出前)
  • 見える大きさ…だんだん小さくなっていく
  • 満ち欠けのようす…だんだん満ちてくる

明けの明星

見え方は、明け方(日の出)の位置に人物を書き込み、方角を書き入れることでわかります。地球の中心が北極になっているので、上の図のような方角になります。

金星は地球よりも公転周期が短く、地球がのんびり公転してるあいだにどんどん遠ざかっていきます。なので、見かけの大きさはだんだん小さくなっていくのです。

しかし、地球に近いときは影ばかりを見せていたのに対し、遠ざかるにつれて太陽の光を受けている面を地球に向け始めます。なので、遠ざかるにつれて満月のように満ちてきます。

半月の形に見えるのは、太陽と金星と地球の中心を結ぶ線がつくる角度が90°になった時です。このとき、金星は太陽から最も離れて見え、半月の大きさに見えるのです。

よいの明星

よいの明星は、夕方(日の入り後)西の空に輝いて見える金星です。基本的に明けの明星の逆の関係になります。

  • 見える方角…西
  • 見える時間帯…夕方(日の入り後)
  • 見える大きさ…だんだん大きくなっていく
  • 満ち欠けのようす…だんだん欠けてくる

よいの明星

今度は、金星が太陽と地球を結ぶ線の左側にあるときによいの明星が観測できます。黒い影の部分は地平線の下で見えません。

見え方は、夕方(日の入り後)の位置に人物を書き込み、方角を書き入れることでわかります。地球の中心が北極になっているので、上の図のような方角になります。

金星は地球よりも公転周期が短いので、地球がのんびり公転してるあいだにどんどん近づいてていきます。なので、見かけの大きさはだんだん大きくなっていくのです。

地球から遠いときは満月のように真ん丸に見えるのに対し、近づくにつれて影の面を地球に向け始めます。なので、近づくにつれて三日月のように欠けてきます。

半月の形に見えるのは、太陽と金星と地球の中心を結ぶ線がつくる角度が90°になった時です。このとき、金星は太陽から最も離れて見え、半月の大きさに見えるのです。

金星の見え方の確認問題

  1. 金星は地球よりも公転軌道が内側にある。このような惑星を何というか。
  2. 金星が真夜中に観測できな理由を答えよ。
  3. 金星は明け方どの方角の空に見えるか。
  4. 3の金星を特に何というか。
  5. 3の金星の見かけの大きさは、日が経つにつれどうなっていくか。
  6. 西の空に金星が見えるのは、日の出前と日の入り後のどちらか。
  7. 6の金星を特に何というか。
  8. 6の金星は、日が経つにつれ、満ちてくるか欠けてくるか。

解答

  1. 内惑星
  2. 金星は地球よりも内側を公転しているから。
  3. 明けの明星
  4. 小さくなっていく
  5. 日の入り後
  6. よいの明星
  7. 欠けてくる

【理科問題】内惑星・金星の見え方

問題理科の観察で、金星の見え方を学習したりか子さんは、日によって変化する金星に見え方に興味を覚え金星について調べることにした。下の図1は、太陽とそのまわりを公転する金星、地球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。

金星1

(1)金星は密度や大きさなど、地球と非常によく似たつくりをしているため「地球の姉妹惑星」とよばれたりもする。金星の公転軌道は、地球の公転軌道よりも内側にあり、太陽に近い場所を公転している。このように、地球よりも内側を公転する天体を何というか。

(2)りか子さんは、金星を一日中観測したが、真夜中に金星を観測できないことに気づいた。金星が真夜中に観測できない理由を簡潔に説明せよ。

(3)りか子さんは、金星を継続的に観測し続けた結果、ある時期には明け方に観測でき、またある時期は夕方に観測できることに気づいた。金星が明け方に観測できるとき、金星はどの方位の空に観測できたか。また、金星が夕方に観測できるとき、金星はどの方位の空に観測できたか。それぞれ4方位を使って答えよ。

(4)下の図は、金星を天体望遠鏡で観察したときのようすを表している。金星が図1のCの位置にあるときの見え方として正しいものを、下のア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。ただし、天体望遠鏡で観察しているため、見え方が肉眼で見たときと上下左右が逆になっている。

金星の見え方

(5)次の文は、明け方に見える金星についてまとめたものである。文中の①と②( )から適するものを選び記号で答えよ。また、( ③ )には適する記号を記入せよ。

明け方に見える金星を観測し続けると、金星の見かけの大きさは次第に①(ア.大きく イ.小さく)なっていくことがわかった。また、金星の光っている部分の面積は次第に②(ア.広く イ.せまく)なっていくことも確認できた。また、明け方に観測できる金星で、太陽から最も離れて見える金星は、図1で( ① )の位置にあるときだということもわかった。

【解答・解説】内惑星・金星の見え方

(1)内惑星

金星のように、地球よりも公転軌道が内側にあり、太陽に近い場所を公転している天体を内惑星といいます。太陽系の内惑星には、金星のほかに水星があります。

(2)金星の公転軌道が地球の公転軌道よりも内側にあるため。

内惑星である金星は、公転軌道が地球よりも内側にあるため、真夜中に観測することができません。真夜中では金星がどの位置のあろうが、地平線の下に隠れてしまうからです。

(3)明け方: 夕方:西

内惑星である金星は、明け方(日の出前)と夕方(日の入り後)に、それぞれ東の空と西の空に観測できます。明け方東の空に観測できる金星を「明けの明星」、夕方西の空に観測できる金星を「よいの明星」といいます。

(4)

地球から見たときの太陽と金星の位置関係で、金星の見え方が変化します。金星がちょうど半分光って見えるのは、太陽を中心とする金星が描く円と地球と金星を結ぶ線が接しているときです。この位置にある金星は、図1ではCとFになります。Cの位置に金星があるとき、肉眼で見たとき右側が光っているはずですので、答えはアとなります。天体望遠鏡で観測しているので、上下左右が逆になっていることに注意が必要です。

(5)① ② ③F

地球の公転周期よりも、金星の公転周期の方が短いため、明け方に見える金星は、地球からどんどん遠ざかっていきます。したがって、見かけの大きさは次第に小さくなります。しかし、太陽の光を受けている面を地球に向け始めるので、光って見える部分の面積は次第に広くなっていきます。また、太陽と金星が最も離れて見えるのは、金星が半分光って見えるときになります。

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