太陽のアナレンマ：解説

要約

この記事では、太陽が1年の間に空に描く8の字のような軌跡であるアナレンマ現象について解説します。地球の自転と公転、軸傾斜角と軌道離心率がアナレンマの形状にどのように影響するかを説明します。また、アナレンマが時間計測においてどのように重要であり、地球上の位置によって異なるかについても説明します。

地球の自転と公転

地球は1日に1回自転し、日の出と日の入りを生み出します。同時に、地球は約365日ごとに太陽の周りを公転しています。しかし、地球の軸は軌道面に対して23.4度の傾きが恒常的にあり、これが地球の軸傾斜角または黄道傾斜角として知られています。この傾きが異なる季節を経験する主な理由です。

地球の軸傾斜角

地球の軸傾斜角により、年間の長期間にわたって、北半球が太陽に向かって傾き、南半球が逆に傾く期間があります。これが夏と冬として経験されるものです。ある半球の夏には、太陽が高い位置に見え、日が長く暖かくなります。1年に1度、太陽の赤緯、赤道と太陽が真上に見える地球上の位置との角度が最大になる日があります。これが夏至で、一年で最も長い日であり、太陽が最も高い位置に見える日です。

アナレンマの長さ

地球の軸傾斜角は、太陽が空で位置を変える理由の一部を説明しており、アナレンマの長さは、1年間に太陽の赤緯が46.8度変化することを表しています。

地球の軌道離心率

地球の太陽周りの軌道は楕円形であり、地球と太陽の距離はさまざまな点で変化します。この重力の変化に伴い、地球は1月に最も速く動き、太陽に最も近い点である近日点に到達し、7月に最も遅く動き、太陽から最も遠い点である遠日点に到達します。地球の離心率のため、太陽が空で最も高い位置にある正午は、常に同じ時間に発生するわけではありません。したがって、日時計は通常の時計よりも最大で16分進んだり、14分遅れたりすることがあります。実際、時計時間と太陽時間は1年に4回だけ一致します。アナレンマの幅は、この偏差の範囲を表します。

時間計測とアナレンマ

人類の歴史のほとんどの期間において、太陽の位置に従うことが時間計測において十分でした。しかし、現代においては、日時計と機械式時計の差が重要になってきました。プトレマイオスによって導入され、ヨハン・ケプラーの研究に基づいて後に改良された時差の式は、観測される太陽時間と私たちが頼りにする平均時間との変換を行います。地球儀には、年間の日にちに基づいて時計時間と太陽時間の差を決定することができるように、アナレンマが印刷されていたこともありました。