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自由研究大攻略'08 〜地球と月の動きを探ろう〜
地球と月の動きを探ろう 前編:

(あお)い空(そら)に入道雲(にゅうどうぐも)。夏(なつ)だね。夏休(なつやす)みだね。さぁ海(うみ)へ、山(やま)へ、今年(ことし)も遊(あそ)び倒(たお)すぞ!
  ちょっとちょっと、遊ぶ気満々(あそぶきまんまん)のようだけど、去年(きょねん)の夏休(なつやす)みをもう忘(わす)れたのかい?
あっ!あのきれいな海(うみ)は忘(わす)れないよ!
あと、青々(あおあお)とした山(やま)も!
  (ちが)うよ、自由研究(じゆうけんきゅう)だよ。
そんなこと言(い)っていると、あっという間(ま)に夏休(なつやす)みが終(お)わっちゃうよ〜。
そんなこと言(い)わないでくれよー。でもどうすればいいのかなぁ……。
あ、お月様(つきさま)がきれいだね。あのお月様(つきさま)の周(まわ)りを「かぐや」が回(まわ)っているんだねぇ。
そうだ、お月様(つきさま)をテーマにしてみたらどうかな?
  いいテーマだね!
じゃぁ、お月様(つきさま)の満ち欠け(みちかけ)について、調(しら)べてみよう!


JAXAクラブの今年(ことし)の夏休(なつやす)み自由研究(じゆうけんきゅう)は、現在日本(げんざいにほん)の月周回衛星(つきしゅうかいえいせい)「かぐや」が観測(かんそく)を続(つづ)けているお月様(つきさま)にちなんだテーマを考(かんが)えてみました。

(ひ)ごろみなさんは、昼夜(ちゅうや)を問(と)わず空(そら)にのぼるお月様(つきさま)を目(め)にしていると思(おも)いますが、月(つき)は見る日(みるひ)によって、満月(まんげつ)になったり三日月(みかづき)になったりと、見え方(みえかた)が変(か)わることは良(よ)く知(し)っているよね。このような月(つき)の満ち欠け(みちかけ)は、どのようにしてできるのか?

そんなの知(し)ってるよ!といった声(こえ)が聞(き)こえてきそうですが、まずはその仕組(しく)みをおさらいしてみよう。


 
◆「月(つき)の満ち欠け(みちかけ)」のおさらい

(みな)さんよくご存知(ぞんじ)のように、地球(ちきゅう)から月(つき)を眺(なが)めたとき、月(つき)がまん丸(まる)の満月(まんげつ)に見(み)えたり、左右(さゆう)どちらか半分(はんぶん)だけ見(み)えたり、あるいはまるっきり見(み)えにくくなったりするのは、月(つき)が太陽(たいよう)に照(て)らされて光(ひか)っている部分(ぶぶん)が、太陽(たいよう)と地球(ちきゅう)と月(つき)の位置関係(いちかんけい)によって変(か)わって見(み)えるためです。

図1

(さら)にこの図(ず)から、月(つき)が見(み)える時間帯(じかんたい)は、それぞれの月(つき)の見え方(みえかた)の状態(ひょうたい)によって異(こと)なることがわかります。

  1. 新月(しんげつ)
    (つき)は太陽(たいよう)と同(おな)じ方向(ほうこう)にあるので、朝(あさ)、東(ひがし)の空(そら)からのぼってきて、夕方(ゆうがた)、西(にし)に沈(しず)む。(太陽(たいよう)の動(うご)きとほぼ同(おな)じ)
  2. 上弦(じょうげん)の月(つき)
    (ひる)ごろ、東(ひがし)の空(そら)からのぼってきて、真夜中(まよなか)に、西(にし)に沈(しず)む。
  3. 満月(まんげつ)
    (つき)は太陽(たいよう)とは反対方向(はんたいほうこう)にあるので、夕方(ゆうがた)、東(ひがし)の空(そら)からのぼってきて、朝(あさ)、西(にし)に沈(しず)む。
  4. 下弦(かげん)の月(つき)
    真夜中(まよなか)に、東(ひがし)の空(そら)からのぼってきて、昼(ひる)ごろ、西(にし)に沈(しず)む。

(つき)が太陽(たいよう)に照(て)らされて光(ひか)っているということは、月(つき)を見(み)れば太陽(たいよう)が今(いま)どのあたりにあるのかがわかるということ。
(たと)えば、夕方(ゆうがた)、こんな月(つき)が見(み)えたとすると、太陽(たいよう)はどこにあるかな?

図1

正解(せいかい)は…「右方向(みぎほうこう)」だね。
ということは、右(みぎ)の方向(ほうこう)が西(にし)ということ。
(つき)を見(み)れば、方角(ほうがく)がわかることもあるんだね。


◆「月(つき)の満ち欠け(みちかけ)」の周期(しゅうき)と、太陽(たいよう)・地球(ちきゅう)・月(つき)の位置関係(いちかんけい)

(つぎ)に、太陽(たいよう)も含(ふく)めた地球(ちきゅう)と月(つき)の位置(いち)の変化(へんか)を見(み)てみよう。地球(ちきゅう)は、太陽(たいよう)の周(まわ)りを自転(じてん)しながら回(まわ)っています。月(つき)は地球(ちきゅう)の周(まわ)りを同(おな)じく自転(じてん)しながら回(まわ)っています。

これら3つの天体(てんたい)の位置関係(いちかんけい)が、「太陽(たいよう)−地球(ちきゅう)−月(つき)」という順番(じゅんばん)に並(なら)んだ時(とき)、地球(ちきゅう)から見(み)える月(つき)は満月(まんげつ)です。その状態(じょうたい)から、月(つき)が地球(ちきゅう)の周(まわ)りを公転(こうてん)して、次(つぎ)の満月(まんげつ)になるまでの周期(しゅうき)は約(やく)29.5日(にち)です。

一方(いっぽう)、月(つき)は地球(ちきゅう)の周(まわ)りを約(やく)27.3日(にち)で一周(いっしゅう)(一公転(いちこうてん))します。29.5日(にち)と27.3日(にち)の差(さ)というのは、いったい何(なん)なのでしょうか?
その訳(わけ)は次(つぎ)の図(ず)を見(み)てください。

図2

この図(ず)からわかるように、地球(ちきゅう)が太陽(たいよう)の周(まわ)りを公転(こうてん)しているため、月(つき)は地球(ちきゅう)の周(まわ)りを単純(たんじゅん)に1周(しゅう)しただけでは、3つの天体(てんたい)の位置関係(いちかんけい)は同(おな)じ状態(じょうたい)には戻(もど)りません。同(おな)じ状態(じょうたい)に戻(もど)るためには、地球(ちきゅう)が太陽(たいよう)の周(まわ)りを回転(かいてん)して動(うご)いた分ぶんだけ、月(つき)も地球(ちきゅう)の周(まわ)りを余計(よけい)に回(まわ)る必要(ひつよう)があるのです。その余計(よけい)に回(まわ)る分(ぶん)も加(くわ)えると約(やく)29.5日(にち)となるのです。
 

地球(ちきゅう)と月(つき)と太陽(たいよう)と……うわぁ〜ん、絵(え)だけじゃイマイチわかりにくいよ〜。
混乱(こんらん)してきちゃった><
  あらら、じゃぁ、模型(もけい)を作って(つくって)みたらどうかな?
模型(もけい)


今回(こんかい)「チャレンジ工作(こうさく)」として、地球(ちきゅう)と月(つき)の動き(うごき)を連動(れんどう)させた装置(そうち)を、できるだけ手(て)に入り(はいり)やすい材料(ざいりょう)を使って(つかって)作って(つくって)みることにしました!(地球(ちきゅう)と月(つき)の大きさ(おおきさ)や距離(きょり)の正確(せいかく)さは求め(もとめ)ません)それぞれの動き(うごき)を連動(れんどう)させるため、しくみがちょっと複雑(ふくざつ)になってしまいましたが、中学生以上(ちゅうがくせいいじょう)の人(ひと)は何とか(なんとか)自力(じりき)で、小学生(しょうがくせい)についてはご両親(ごりょうしん)やお兄さん(おにいさん)、お姉さん(おねいさん)のなどの力(ちから)を借り(かり)て、製作(せいさく)にチャレンジしてみてください。



夏休み(なつやすみ)の終わり(おわり)には、皆さん(みなさん)の作品(さくひん)をJAXAクラブの中(なか)でご紹介(ごしょうかい)したいと思い(おもい)ますので、作品(さくひん)が仕上がった(しあがった)(かた)は、写真(しゃしん)や工夫(くふう)した点(てん)などをJAXAクラブ事務局(じむきょく)に送って(おくって)ください。(送付(そうふ)に関する(かんする)詳細(しょうさい)は改めて(あらためて)ご案内(ごあんない)いたします)


面白(おもしろ)そうだけど、難し(むずかし)そうだなぁ。
  うーん、確かに(たしかに)ちょっと難し(むずかし)そうかも……。
クラフトと聞いて(きいて)は黙って(だまって)いられないな。
クラフトのことなら僕(ぼく)におまかせ!
 
「「だっ、誰だ(だれだ)!?」」


今回(こんかい)ご紹介(ごしょうかい)する材料以外(ざいりょういがい)の物(もの)で作った(つくった)作品(さくひん)や、からくりなどもアレンジしたオリジナル作品(さくひん)も大歓迎(だいかんげい)です。アイデアを広げて(ひろげて)チャレンジしてみてください!


>> 後編(こうへん)を見(み)

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