夏至と冬至の角度の違いとは?

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夏至と冬至で変わる太陽光の角度。暮らしに役立つ豆知識!

皆さん夏至と冬至という言葉はご存知だと思います。

夏至は最も日中の時間が長い日。

冬至は逆に最も夜の時間が長い日ですね。

それはつまり太陽の角度(高度)が違うということでもあります。このことを知っておくと、暮らしの中でも役立つときがあるんですよ^^

どういうことかというと、たとえば家を建てるときに、「この設計ではこの部屋にはどの程度の影が出来るんだろう?」こんな疑問を持つ人もいることでしょう。こんな疑問にも使える知識です。

私たちの暮らしにも関係してくる夏至、冬至においての太陽光の角度について方程式も使いながら説明していきます^^

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地軸の傾きと太陽光の関係とは?

夏至と冬至で変わる太陽光の角度。暮らしに役立つ豆知識!3

まず最初に主要な用語を簡単に説明しておきます。地軸とは、地球が自転するときの軸のこと、北極点と南極点を結んだ線をいいます。

そして地軸の傾きに関してですが、地球の公転軸と地軸(自転軸)では23.4度傾いているんです。つまり、地球は太陽の周りを23.4度傾きながら回っているわけです。

では地軸が太陽光とどのように繋がるかを説明しますね。太陽光は違う場所から見ると当然見える角度が違います。もし自分が今いる場所から太陽が真上に見えるとしたら、当然、横を見たときに太陽が見える場所も存在します。

その自分が今いる場所で太陽が真南にくる角度を調べるときに、地軸の傾きが必要になるんです。太陽が真南にくる角度(高度)のことを南中高度といいます。この南中高度を求めるには地軸の傾き、今いる場所の緯度が必要です。

例えば太陽が真上にあるとき、太陽の角度は90度です。つまり、90度-自分がいる場所の緯度=南中高度となります。

東京付近の緯度は35度程度ですから、90度-35度=南中高度は55度となります。以上が太陽が真南に来た際の太陽の角度(南中高度)を求める方法と説明になります。

次は南中高度が夏至と冬至でどれくらい違うのか見ていきます。

夏至と冬至での南中高度の違いは?

夏至と冬至で変わる太陽光の角度。暮らしに役立つ豆知識!2

夏至と冬至でどれだけ南中高度に差が生じるのか、というのは同じ地点から観測する必要があります。同じ時間ではなく同じ地点からですので注意してください。夏至と冬至では地球の地軸の傾き(23.4度)がそのまま太陽の方向に向いた状態になります。

仕組みとしては、

夏至の日は北半球側が太陽寄りに23.4度傾きます。なので北半球の日射強度が一番強くなります。なので昼が最も長い日になるんです。

冬至の日は逆に北半球側が太陽と反対に23.4度傾きます。なので、日射強度は一番弱くなり夜が最も長くなるんです。

夏がなぜ暑いのかというと太陽が最も高いところを通っていて、日が出ている時間も長いためです。冬はその逆ですね。つまり南中高度が高いというのは、それだけ太陽が出ているってことでもあります。

 

そして夏至の日と冬至の日の南中高度は、それぞれ地軸の傾きを足し引きすることで求められます。先ほど南中高度は90度-緯度で求めると説明しました。

夏至では太陽寄りに23.4度向くので、この式に23.4度を足します。逆に冬至では太陽とは反対に23.4度傾くので、この式から23.4度を引きます。

つまり東京付近での夏至の日の南中高度は、90度-35度+23.4度となり南中高度は78.4度になります。冬至の日は、90度-35度-23.4度となり南中高度は31.6度となります。

ちなみに春分の日と秋分の日は、地軸が太陽に対してまっすぐになるので昼と夜の時間がほぼ等しくなります。

専門用語はなるだけ使わないようにしてみましたが、いかがでしたか?

以下、簡単にまとめますね^^

 夏至と冬至で変わる太陽光の角度。”まとめ”

地球は自らを傾けた状態で太陽の周りを回転している。

これが地軸の傾きと公転です。

そして太陽の角度、緯度から南中高度を求めるやり方。

太陽の角度-緯度=南中高度 ですね。

夏至と冬至での南中高度の求め方と高度の違い。

夏至:太陽の角度-緯度+23.4度

冬至:太陽の角度-緯度-23.4度

です。

夏至と冬至と太陽光について少しでも参考になれば幸いです。

機会があったら皆さん自分の部屋から計算してみてくださいね^^

冬至と言えば、ゆず湯。ポカポカ気持ちいいですよね~(´▽`)

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