地球の自転が24時間よりも5分ぐらい短い話。スタートークという番組をよく見ます英語で有名な科学者と

Question

地球の自転が24時間よりも5分ぐらい短い話。スタートークという番組をよく見ます 英語で有名な科学者と話をしているような動画です

地球の自転は実は24時間よりももっと短いという 科学者の説明にとても驚きました
猛スピードで いつも話すので 英語 だし なかなか頭がついていけません

結局地球が自転しているだけでなくって 太陽の周りを公転しているので綺麗な円ではないけれど 楕円形で1日に1度の角度で地球が太陽系の周りを動いているので

もう一度 綺麗に 太陽の方を真正面を地球が向かねばならないので最後に首を ひとひねり という意味で
あと5分 てことでしょうか

angkor_h · Accepted Answer

一般的に、自転と言うのは、360度の回転を一回とします。
しかし、地球の一日は、今日の南中から次日の南中までを言います。

地球の公転は大凡365日で、この移動角度は約1度/1日になります。
地球の公転方向と自転方向は一致するので、
地球の一日の自転角は361度になります。

つまり、361度回転時間が24時間=1,440分なので、
360度回転時間は、1,440×(360/361)=1,436(分)となり、
24時間に4分足りません。

これは単に、「一回の自転」と言う定義と、
「地球の一日=24時間」という定義の差から生じていることになります。

真魚 · Answer

難しく考える必要はありません。

ふつう、
①地球は1日24時間かけて1回自転する。（360度×1回転）
②同じく1年365日かけて1回公転する。（360度×365回転）
…と、
考えていると思います。

この①の1回転が、実は360度ではなく約361度なのです。

--------

下記の図を見てください。

地球が1回360度回転すると「赤い点線矢印」の方向を向きます。
1日後の地球は公転軌道を365分の1だけ進んでいるので、
360度回転しただけでは太陽が真正面の方向にはなりません。

太陽が真正面「赤い実線矢印」の方向に見えるようになるには、
もう少し余分に回転する必要があります。
この余分を含めた1自転に要する時間を「太陽日」と言います。
約361度回転して、太陽が真正面に来るまでの時間が24時間です。

360度だけ回転した時点では23時間56分ほどしか経っていません。
この1回転の時間を「恒星日」と言います。
360度回転すると、太陽より遥か遠くの恒星（アンドロメダでも
何でもよい）が前日と同じ方向に見えます。

その「太陽日」と「恒星日」の差が約4分ということです。

何回転しても同じことです。
たとえば約3か月＝90日後には、次の季節になっていますが、
360度×90回転（点線矢印）と361度×90回転（実線矢印）は90度の
差になります。毎日361度ずつ回転すれば、太陽の方向になります。

季節が巡って1年後に地球が同じ場所に戻ってきたとき、
1日約1度の角度の差が積もってちょうど360度になっているはずです。
つまり1回転だけ余分に自転していることになります。

yhr2 · Answer

No.7 です。念のため。

＞「太陽光が当たっている面」がちゃんと一回転するでしょう？

自分がその「太陽光が当たっている真ん中の位置に静止して立っている」と考えてくださいね。

yhr2 · Answer

No.5 です。「お礼」に書かれたことについて。

＞一回転 を多く 366回回っているの箇所は実はまだ 理解できていません

黙って考えていても理解できないので、下記のような図を描いて考えてみてください。
見てるだけではなく、「太陽光が当たっている面」を自分で実際に描いてみる。「太陽光が当たっている面」がちゃんと一回転するでしょう？
その図で、「同じ面を向けたまま、１分で太陽の周りを一周する」ことを考えてみてください。１分で地球は「１回転」することになるでしょう？
その「１分」が「１年、365日」になるだけです。
↓
https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/wiki/B5A8C0E12FB5A8C0E1A4CFA4CAA4BCCAD1B2BDA4B9A4EBA4CEA4ABA1A9.html

himagene · Answer

＞最後に首を ひとひねり という意味で
その理解であっていますが、円形軌道で考えればいいです。約５分でも良いけど４分ね。

yhr2 · Answer

「うるう年」のことはとりあえず別にしましょう。

地球は、自転と同じ向きに公転していますから、「太陽の方向を 365回向く」ために、実は１回転多く「366回」回っています。
まず、これは分かりますね？

１日のうちに、太陽の周りを 1/365 だけ回っているので、自転も
　１回転 + 1/365回転
しないと、同じ面を太陽に向けないのです。
（これは公転軌道が「真円」の場合ですが、楕円であっても「365日で一周」するのであれば、毎日の回転量に凸凹があっても平均すればこうなります）

その「１回転 + 1/365回転」が24時間なので、１回転に要する時間は 24 時間よりおおよそ 1/365 だけ短いことになります。
その『不足する時間』は
　24 時間 × 1/365 = 24 × 60 分 / 365 ≒ 3.9 分　　　　①
です。
つまり、1年がピッタリ365日なら、１回転するのに要する時間は24時間より約4分短いということです。
1/365 だけ余分に回って、太陽に同じ面を向けるのに要する時間が 24 時間ちょうどです。

これに、さらに「うるう年」の話が加わります。
上に書いた話は「1年がピッタリ365日なら」ということなのですが、残念ながら1年はピッタリ365日ではないのです。
約４年に１回うるう年があり「１年が366日」になります。
つまり、１年はほぼ「365 と 1/4 日 = 365.25 日」ということです。
ただし、これで①の計算をしても、有効数字の範囲内には影響しませんね。

以上から、「地球は、同じ面を太陽に向けるのに１回転 + 1/365～1/366 回転しないといけないので、ちょうど１回転するのに要する時間は24時間よりも約4分短い」ということになります。
何も不思議なことはありません。

質問者さんが書いている「約5分」というのは、「かなり丸めた数値」ということなのでしょうか。

ssawatake · Answer

地球の1年は365日ですが、1年で366回自転します。
その差の事です。

1日24時間の長さの定義は、太陽が南中してから次の南中までの時間。
その間に公転して少し円周上を進むから、自転は1回転+1/365回転

図を書いて確認して下さいな。

今頃何をですが・・。

mide · Answer

> もう一度 綺麗に 太陽の方を真正面を地球が向かねばならないので最後に首を ひとひねり 
> という意味で
> あと5分 てことでしょうか

その理解でいいと思います。

ここで便利な概念は「恒星日」と「太陽日」という対比です。番組でsidereal dayとsolar dayと言っていたかもしれません。

自転している地球の1点から見ると太陽以外の恒星はどれも毎日同じコースをたどり、空のある位置に来てからまた同じ位置に来るまでの時間が約23時間56分と一定です。これを「恒星日」といいます。

1恒星日が経過した時、太陽は前日より1度ほど東にいます。おっしゃるとおりこれは地球の公転のためで、太陽の南中から次の南中までの時間が「太陽日」です。ただし季節変動が大きいので平均した「平均太陽日」を24で割った時間を「1時間」としました。

この方が社会生活には便利だったわけですが、天文の分野では恒星時(sidereal time)もよく使われます。同じ恒星時には遠くの天体が空の同じ位置に見えることになるので。

ピクセル7 · Answer

え？今頃？
そのためにうるう年があるんですけど？

地球の自転が24時間よりも5分ぐらい短い話。スタートークという番組をよく見ます 英語で有名な科学者と

一般的に、自転と言うのは、360度の回転を一回とします。

難しく考える必要はありません。

No.7 です。

No.5 です。

＞最後に首を ひとひねり という意味で

「うるう年」のことはとりあえず別にしましょう。

地球の1年は365日ですが、1年で366回自転します。

> もう一度 綺麗に 太陽の方を真正面を地球が向かねばならないので最後に首を ひとひねり

え？今頃？

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地球の自転が24時間よりも5分ぐらい短い話。スタートークという番組をよく見ます英語で有名な科学者と

＞最後に首をひとひねりという意味で

> もう一度綺麗に太陽の方を真正面を地球が向かねばならないので最後に首をひとひねり