日の出時刻に変化の少ない時に、日の入り時刻が大きい理由をわかりやすく

冬至後の1月は日の出時刻が1か月で10分程度しか早まらないのに
日の入りは30分程度遅くなります。

テキストの説明を読んで
地球が楕円であることや、地軸に傾きがあって公転していることなどが理由ということらしいのですが
どうも上手く理解できませんでした。

どなたか図解なども引用して教えて頂けないでしょうか？

No.4 回答者： yos1912 回答日時： 2025/04/13 20:59

基本的には冬至の日の昼間の長さが一番短く、そこから日が前後するのにつれて昼間の長さが長くなるのは理解できていますね。

ここで日の出時刻の変化が少ないのなら、昼間の長さの変化は日の入り時刻の変化に集中して反映されます。ということなんですが……。

　ここで、どうして日の出時刻の変化が少ないのかが問題となってきます。機械式の時計が発明されてから、１日の長さは均等ではなく、季節によって変化していることがわかってきました。真冬は１日が長い傾向にあります。これだと、太陽が南中したり出てきたり沈んだりする時刻がだんだん遅くなっていきます。
　ところで、１月は冬至を過ぎていますから日の入り時刻はだんだん早くなっていくはずです。これに先ほどの遅くなる影響で遅くなることを加味すると、日の入りが早くなる割合は小さくなっていきます。逆に日の出時刻は、だんだん遅くなるところに太陽の１日の長さの変化によってが遅くなる影響も加わって、ますます遅くなっていきます。この違いが１０分と３０分の違いになっています。

　ここで次の疑問がでてくると思います。太陽の１日の長さはどうして一定ではないのかということです。この理由の説明は、一般的には「地球(の公転軌道です)が楕円であることや、地軸に傾きがあって公転している」という説明で済まされています。高校生レベルでは難易度マックスの問題です。一応説明します。
　まず基礎事項ですが、太陽の日周運動は恒星より１日で４分だけ長いのはしっていますよね。そのために、季節によって見える星座が変わってきます。１日で４分とすると１ヶ月で２時間になります。これは地球が太陽のまわりを１年かかって１周しているからです。地球がら見れば、太陽は星座の中を１年かかって１周します。
　もし地球が速く回ればどうなるでしょう。半年でまわるとすれば太陽の１日は恒星より８分長くなることになります。つまり地球が何かの理由で速く回れば、あるいは地球から見た太陽の動きがふつうより速くなれば１日の長さが速くなっていくことになります。
　ここで出てくるのがごまかしている内容になります。公転軌道が楕円形だと太陽に近づくと太陽の見かけの速さが速くなります。更に惑星の運動の法則として太陽に近いほど速く動くというものもあります。両者の影響が加わって太陽にもっとも近づく１月４日頃にこの影響が大きく現れます。
　地軸が傾いている影響はどうでしょう。１２月２２日頃は冬至です。太陽が一番南にずれている(わかりますか)時期です。そのままだと／１１１説明しづらいところもありますから地球で考えてみます。赤道上で経度１度分東に移動したとします。約１１１kmです。出発点と到着点での時刻の差は４分になります(１５度で１時間だから)。南緯２３．４度で緯線に沿って同じ距離だけ移動するとどうなりますか。ここでは経線の間隔が狭くなっています。だいたい１０２kmです。１１１kmでは１度分以上移動してしまいます。計算すると約１．０９度分になります。経度の差は時刻の差になります。これは４分２０秒くらいになります。つまり南に行ったことで４分ぶん移動したつもりが４分２０秒ぶん移動していることになります。冬至の頃の太陽もこれと同じで、ふつう(平均)より約１割ほど速く動いていることになります。
　速く動くと１日が長くなります。楕円軌道である事、地軸か傾いていること両方とも１日を長くする方向に働いています。そのために太陽の時刻(時計)はだんだん遅れていきます。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2025/04/09 12:06

No.1 です。

あらら、ちょっと書き間違いがありましたね。

（誤）
・日の入時刻は12月初めが最も遅い
・日の出時刻は1月初めが最も遅い
という事実を知らないといけません。

↓

（正）
・日の入時刻は12月初めが最も早い　　←ここを間違えた
・日の出時刻は1月初めが最も遅い
という事実を知らないといけません。

そこから下の説明は正しいです。

No.2 回答者： taunamlz 回答日時： 2025/04/09 10:44

こちらのURLの内容を読んでみてください。

https://king.mineo.jp/reports/63029

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2025/04/09 10:19

もう一つの質問の方に「アナレンマ」という現象を回答しておきました。

ご質問の
「冬至後の1月は日の出時刻が1か月で10分程度しか早まらないのに
日の入りは30分程度遅くなります。」
という文章の意味・意図がよく分かりませんが、まずは

・日の入時刻は12月初めが最も遅い
・日の出時刻は1月初めが最も遅い

という事実を知らないといけません。
生活感覚でも分かることですが、例えば東京であれば、この冬は
・日の入時刻が最も早いのは12月7日ごろ（16:28）
・日の出時刻が最も遅いのは1月7日ごろ（6:51）
でした。
（お望みの地点での日の出日の入り時刻は、国立天文台の暦サイトなどから確認できます）
↓
https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/dni/

その理由が、もう一つのご質問に回答した「アナレンマ」と呼ばれる現象です。

その事実の上で、お示しの文章は

・日の入時刻は12月初めが最も早いので、１月の1ヶ月は日の入が最も早い時期からだんだん日の入時刻が遅くなっていく約1～2カ月の期間であり、時刻の変化が大きい。

・日の出時刻は1月初めが最も遅いので、１月の1ヶ月は日の出が最も遅い時期をはさむ前後なので、時刻の変化が小さい。

ということを説明しているのだと思います。