星の動きと地平線との角度求める問題 理科

天球上の星の動きについても問題が分からなくて困っています。

真東から出る星の通り道と地平線とが作る角度の問題です。

写真のAの角度は54度だそうです。北緯は36です。

北緯36度の場合はAの角度は54度ですが、これが南極や赤道、北極の場合の角度は何度になりますでしょうか？


南極0度
赤道0度
北極0度
で答えは正しいでしょうか？

回答よろしくお願いいたします。

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2024/02/02 16:02

地球は地軸を中心に自転しているので、「静止している」星の方が回って見えます。

お示しの図では、地面が円形をしていて、すべてが「球の中」にあるように書かれていますが、そうではなくて「地面は水平にどこまでも広がっている」ように見えるはずです。
そこに書かれた「球」と「地球」を混同してしまうので、分かりにくくなります。
図の書き方が悪いですね。


たとえば、「赤道上」にいれば、南北の地面上の方向に「天頂」があります。つまり、すべての星が、東の方の地平線から「地平線に直角に」昇ってきます。

「北極」にいれば、地軸の「北側」が天頂になるので、すべての星は「同じ高さ」のままぐるりと空を一周します。1日中、1年中同じ星たちしか見えません。
「南極」にいても同じですが、天頂になるのが「地軸の南側」なので、北極で見える星は全く見えず、北極では見えない星が見えます。

そう考えていけば、
・北極：ある星（たとえば「織姫星 = ベガ」）は、いつも同じ高さを水平に回っている。
・赤道：その星（ベガ）は、東の方（真東ではないかも）から地平線に直角に昇って来る。
・南極：その星（ベガ）は見えない（地平線より下を平行に回っている）。
ということが分かると思います。

それを
・北極→高緯度地域→中緯度地域→低緯度地域→赤道
と少しずつ動かしてみましょう。
そうすると、「ベガ」の軌跡は
・地平線に平行→地平線に平行から少し角度を持った→地平線と斜め45°→地平線とけっこう大きい角度→地平線に直角
と動いて行くことが分かるでしょう。

この「地平線との角度」が、図の中心左側の「54°」ということがわかりますね？
この角度は、上の説明から分かるように
　90° - 緯度
ということになります。

・北極（北緯90°）では、「地平線との角度」= 0°
・高緯度（たとえば北緯70°）では、「地平線との角度」は小さい = 20°
・中緯度（たとえば北緯45°）では、「地平線との角度」 = 45°
・低緯度（たとえば北緯20°）では、「地平線との角度」は大きい = 70°
・赤道（北緯0°）では、「地平線との角度」= 90°

南半球では、「地平線との角度」がどんどん大きくなって「90° ～ 180°」ということになります。
ただしそれは「北半球での角度の測り方」なので、南半球の人（図の平面の下側に足を付けて逆立ちしている）から見ると「赤道→南極」に行くにしたがって「地平線との角度」は 90° からどんどん小さくなって行き、南極で 0°になることになります。

従って、あなたの問への答は
南極 0度
赤道 90度
北極 0度
です。

ただし、図のような書き方で、地軸の「北側」をずっと時計回りに回転させていく測り方であれば（つまり、あなたの立ち位置を、上に書いた「北極→高緯度地域→中緯度地域→低緯度地域→赤道」をさらに延長させて「赤道→南半球緯度地域→南半球中緯度地域→南半球高緯度地域→南極」に移していく）
南極 180度
赤道 90度
北極 0度
ということになります。

「3次元の立体」なので、想像力をふくらませて、よく自分のアタマで考えてみてくださいね。

No.3 回答者： yos1912 回答日時： 2024/02/05 00:03

式は示されていますから考え方を書きます。

　図を東の延長上離れたところからみたらどう見えるか考えてみてください。星の通り道(日周圏)と地平線は直線になり、東と西は重なって見えますよ。後は図にするだけ。

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/02/02 15:48

> 北緯36度の場合はAの角度は54度ですが、

北極星は、地軸の延長上のあるので、
北極星の仰角は北緯に一致します。
そして、角度A=90度-北緯　になります。
これを基準に、計算してみてください。