中3理科③：月の運動と見え方

新月、三日月、上弦の月、満月…。形を変えながら、夜空での位置を変えていく、月。小学校で学んだこの「満ち欠け」のしくみを、中学校では「地球の自転」と「月の公転」という２つの運動を組み合わせて、より立体的に、そして論理的に解き明かしていく。月の見え方をマスターすれば、きみも夜空の動きを予測できる、天体探偵になれる！

月の満ち欠けと公転

まず、基本原則を再確認しよう。月は自ら光る「恒星」ではなく、太陽の光を反射してかがやく「衛星」だ。そして、約29.5日かけて、地球のまわりを１周している（月の公転）。

この公転によって、太陽、月、地球の３つの天体の位置関係が周期的に変わる。これにより、地球から見たときに、月の光っている部分が、新月→上弦の月→満月→下弦の月→新月…と、形を変えていくように見えるんだ。

夕方、西の空にほそーい三日月が見えることがあるけど、あれって、太陽が沈んだ直後にしか見えない気がする…。満月は、真夜中でも南の空に見えるのに。月の形と、見える時間・方角って、何か関係があるのかな？

その通りです。月の形と、それが見える時間・方角には、絶対的な法則性があります。太陽と地球の位置を固定して考えてみましょう。

新月（見えない）：月が、太陽と地球の間に来たとき。太陽と同じ方向にあるため、昼間に出ていますが、光が強すぎて見えません。
三日月（夕方・西の空）：新月から少しだけ公転した月。太陽を追いかけるようにして、夕方、西の空の低い位置に見え、すぐに沈みます。
上弦の月（夕方・南の空）：太陽から見て東に90°離れた位置。夕方に南の空に見え、真夜中に西へ沈みます。右半分が光って見えます。
満月（一晩中見える）：地球をはさんで、太陽と反対側に月が来たとき。夕方、東の空から昇り、真夜中に南の空で最も高くなり、朝方、西の空へ沈みます。
下弦の月（真夜中・東の空）：真夜中に東の空から昇り、朝方、南の空に見えます。左半分が光って見えます。

なぜ月はいつも同じ面を向けているのか？

わたしたちは、地球から月の裏側を見ることはできない。これは、月の「自転」と「公転」の周期が、偶然にもほぼ同じ（約27.3日）だからだ。月は、地球のまわりを１周する間に、自分自身もちょうど１回転している。そのため、いつも同じ面を地球に向けながら、公転しているんだ。

月の公転周期（約27.3日）と、満ち欠けの周期（約29.5日）が少しずれていることに気づきましたか？これは、月が地球のまわりを１周する間に、その地球自体も太陽のまわりを公転しているためです。月が元の位置にもどったとき、地球は少し先に進んでいるため、満ち欠けが同じ形にもどるためには、月がもう少し余分に公転する必要があるのです。

月の問題は、頭の中に宇宙空間をイメージできるかが勝負だ！

太陽・地球・月の位置関係と、月の形の関係を完全にマスターする。
太陽の光が常に右から当たっている図を思い浮かべ、月の公転位置によって、地球からどう見えるかを、自分で描けるようにしよう。
特定の月の「見える時刻」と「方角」を覚える。
特に、「夕方、南の空に見えるのは上弦の月」「真夜中、南に見えるのは満月」は頻出。地球の自転（時刻）と月の公転（位置）を組み合わせて考えよう。
月の光っている側と、太陽の方向の関係を理解する。
月が光っている側には、必ず太陽がある。この原則を使えば、月の形から太陽の方向を、太陽の方向から月の形を、論理的に導き出せる。

チャレンジ問題

ある日の真夜中（午前０時ごろ）、南の空に、左半分だけが光っている半月が見えた。この月の名前を答えなさい。また、この月が、翌朝の午前６時ごろには、どちらの方角の空に見えると考えられるか、答えなさい。

こたえを見てみる

月の名前：下弦の月

見える方角：西
【考え方】天体の日周運動により、すべての天体は１時間に15°ずつ、東から西へ動いて見える。真夜中に南の空に見えた月は、６時間後の朝６時には、15°×6時間＝90°、西へ動いている。南から90°西へ動いた方角は、西となるため。