なぜ日食、月食は1日だけ突然起きる？

概略
なぜ日食、月食は1日だけ突然起きるのでしょうか？

詳細
日食、月食が、月の公転軌道と地球から見た太陽軌道とが重なる（あるいは正反対に重なって、月の軌道が地球の影に入る）事によって起きることは理解できます。
それならば、たとえば日食ならば、
”数日前から部分日食が起こり、毎日その食の割合が大きくなっていって、数日後についに皆既日食（あるいは金環日食）となり、翌日からまた部分日食に戻り、日を追うごとに食の割合がだんだん減っていって、最後は日食が起こらなくなる”
というように、日単位で徐々に軌道が重なっていってもよさそうなのに、なぜある日突然、軌道が一致して日食、月食が起きるのでしょうか？


追加質問
つい先日、地球と月の距離が通常よりもずっと近くなって、月が大きく見える「スーパームーン」現象
が起きたことが話題になりました。それからさして日数も経過しない内の日食ですが、なぜ金環食なのでしょうか？　金環食は地球と太陽の距離が遠く、見た目上、月が太陽を覆い尽くすことができないために金環状となるわけなのですが、そんなに短い日数で月と地球の距離は急に近くなったり遠くなったりするのでしょうか？

No.8 回答者： windwald 回答日時： 2012/05/19 15:37

#5です。

私の回答を読んでも分からないのですか？
太陽と月は常に同じ方角にあるわけではありません。

この回答へのお礼

ん？　何か怒っていらっしゃるようですが、何か気に障ることがあったのですか？

お礼日時：2012/05/20 10:03

No.7 回答者： midly 回答日時： 2012/05/19 12:45

>下記のような意味です。

>1月3日　太陽と月の軌道が更に接近し、昨日よりも深い部分日食が起きた。蝕の割合は80%。
>もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
>1月4日　太陽と月の軌道が完全一致し、ついに皆既日食（あるいは金環日食）が起きた。
>もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった

月が太陽を覆い隠し、再び太陽が見え始めたら、次の日に太陽を覆い隠し始めるなんて事はありません。
月が太陽を覆い隠し、再び太陽が見え始めたら、次に太陽を覆い隠す（可能性のある）のは１ヵ月後です。
ちなみに半月後は月は太陽と反対方向にあります。満月ですね。

太陽が真南にあるお昼の１２時、超高速飛行機に乗って地球一周約２４時間の高速度で
西方向に飛行していると考えてみてください。
飛行機の窓から太陽を見ると常に太陽は真南にあり、
まるで太陽が止まっているように見えるはずです。もちろん飛行機の中はずっと昼間です。
そこへ月が太陽の西からやってきます。そして太陽の前を通過して覆い隠します。日食です。
これが約１時間で終わる（月が太陽の前を通過し終え太陽の東側に移動する）として、
月が再びぐるっと地球を一周して太陽の西側にやってくるのは約１ヵ月後です。

仮に質問者様の例のように、約２３時間で地球を一周して太陽の西側にやってくるとしたら、
これはもう凄い高スピードです。
飛行機から見た大地（つまり地球）とほぼ同じ速度です。
地球の自転速度とほぼ一緒ですから、地上に居る人は朝も昼も夜もずっと月はほぼ同じ場所に見えるはずです。
この場合、日食で月が太陽を通過している時間は２時間ではなく４分ほどになるでしょう。

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2012/05/19 09:41

No1 です。

>1月1日　太陽と月の蝕が始まる。この日以降、ずっと太陽と月は重なり合ったまま日没、
> 日の出を続ける
>1月2日　蝕の割合が進む。30%ほどの部分日食が日の出から日没まで続く
>1月3日　さらに蝕の割合が進む。日の出から日没まで、終始50%ほど欠けたまま、
>太陽と月は重なり合っ>て日周運動をする。

まず、天球ですが、「星座に対して動かないもの」を考えてください。
月や太陽は天球上の「決まった軌道」を月はひと月かけて、太陽は一年かけて一周します。

太陽と月の軌道は一致していません。それぞれの天球場での軌道を黄道と白道といいます。
互いに５度傾いているので、地球から見ると天球上の２点で交わっています。
この天球上の２点(月の交点、占星術では竜の頭としっぽとかいうらしいです)で
月と太陽が同時に出会うと日食になります。なので日食はめったに起こりません。

さて、月が天球上を移動する速度ですが、月は一月で地球を一回りするので、
一月で360度、１日で１２度、２時間で１度、１時間で 0.5度 にもなります。
これは月が天球、つまり「星座」の中を移動してゆく速度です。

月の視直径は 0.5度なので、月は星座の中をわずか一時間で、自分の直径分動くことになります。
＃日周運動とは別です。月が日周運動で自分の直径分動くのにかかる時間はわずか２分ですが
＃これ日食とは関係ありません。

なので、月が太陽と重なっていられる時間は２時間ほどになるのです。
＃実際には観測点の地球の自転による移動を考慮するともっと長くなります。
何日も重なっているということはありえません。月はけっこう速く移動しているのです。

No.5 回答者： windwald 回答日時： 2012/05/18 23:47

日頃の空を見てください。

そもそも月の出、月の入りは、1日に約1時間遅くなっていきます。
それが満月や三日月、半月、新月の起こる原理でもあります。

地球から見れば太陽は24時間で1周、月はおよそ25時間で1周しているように見えます。
新月の日に太陽が月を追い越すそのごく限られた時間しか日食は起こりませんし、
満月の日に月が太陽の真後ろを通過するごく限られた時間しか月食は起こりません。

また、月の周回軌道の面と太陽の見える方角(地球の公転軌道)は5°ずれています。
そのせいでその軌道がクロスする時期の新月・満月でしか日食・月食は起こりません。

月は地球の周りを約27.3日間かけて1周します(満ち欠けを基準とすれば29.5日)。
その地球を中心とした月の軌道は楕円形で、27日間に1周するわけですから、
最も近くなるときと最も遠くなるときは27日よりも短い時間で交互に訪れます。

月の軌道ほか：http://www.ganshodo.co.jp/mag/moon/moon-a.html
月との距離(動画):
日食の説明(動画):http://www.youtube.com/watch?v=187XdssG3IY
http://www.youtube.com/watch?v=tSJ6nKKtvE8&featu …

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2012/05/18 11:25

No.1 です。

訂正。
日食の持続時間は、部分食も含めて今回は東京でおよそ 160分ですね。
月の公転と地球の自転の双方を考慮すると、結構複雑な計算に
なるみたいです(^^;

いずれにしても、食が何日も続くことはありません。月は結構速く
動いてます。

No.3 回答者： swatchiron 回答日時： 2012/05/18 09:54

はじめまして！

質問文を読んで、私も不思議に感じたので、いろいろ調べてみました。
(仕事中に何を・・・笑)

月が、静止衛星のように地球の公転に合わせて回っているのなら、質問文のとおり、時間をかけて日食が進むことになるでしょう。
ただ、月は約28日で地球の周りを1週します。

月の出の時間と日の出の時間を調べてみたところ、月の出は日当たり約50分ずつ変化していくのに対して、日の出は1分～2分程度しか変化しません。
このことから、月と太陽の(見かけの)速度差がわかります。
同じ時間に観測すると、今日と昨日とでは月の位置は大きく変化し、太陽の位置はあまり変化しません。

月と太陽の視半径は１５～１６’で、手を伸ばしたときの５円玉の穴にはいる程度の大きさです。
直径分移動するのに約２分です。
このことからも日食は奇跡の一瞬であることが感覚的にわかりました。

あと、５月６日の「スーパームーン」から１５日後の５月２１日が金環食です。
月の公転周期から考えて、だいたい真逆になるので、月の楕円軌道上、地球からの距離は離れています。
ゆえに金環食となるわけです。

おかげで勉強になりました。

No.2 回答者： skip-man 回答日時： 2012/05/18 09:50

突然起きるわけでは有りません。

詳しい数字は専門家に任せますが、計算によっていつ起こるかは分っています。
>>数日前から部分日食が起こり、毎日その食の割合が大きくなっていって、数日後についに皆既日食（あるいは金環日食）となり、翌日からまた部分日食に戻り、日を追うごとに食の割合がだんだん減っていって、最後は日食が起こらなくなる<<
これって，月の満ち欠けのイメージでいいんですよね?
そうだとすると，地球が月の衛星であれば，そうなります。
また，月が地球の衛星ではなく，地球の内側を太陽に対してだけ公転している場合でも，距離が一定ならそんな事も起こるでしょう。
遊園地のコーヒーカップで考えると，コーヒーカップの中に親子が向かい合わせに乗っているとして，
コーヒーカップを回転させて、内側と外側が入れ替わるのが地球と月の回転だとします。
複数のコーヒーカップを載せて回転しているのが，太陽に対する公転運動。
円盤の中心に照明を付けた場合，コーヒーカップの回転によって，どちらかが相手の影になる事になります。
コーヒーカップの回転が、円盤の回転と同調すれば，影はずっと同じ方向になります。
速ければ，直ぐに影は移動します，
しかも実際の公転は，月と地球も地球と太陽も楕円軌道なので，直ぐに条件が変わってしまいます。

距離の概念も，ジェット機に乗っている蟻が感じるくらいにしか、実感出来ていないと思っています。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2012/05/18 09:35

月の視直径は 0.5度。

月が天球上を 0.5度動くのにかかる時間は
わずか1時間です(1日12度動くので)。

なので、日食は１～２時間で終わってしまいます。

月食は地球の影が大きいのでもっと長いですが、それでも何日も続くことはありません。

スーパームーンの件ですが、満月が近日点なら、新月は地球を半週する
訳ですから遠日点になりますよね。日食は新月で起きます。

つまり、スーパームーンだからこそ金環蝕なのです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

私の文章が拙いせいか、意味が間違って伝わっているようです。

回答者様は、質問文章の

”数日前から部分日食が起こり、毎日その食の割合が大きくなっていって、数日後についに皆既日食（あるいは金環日食）となり、翌日からまた部分日食に戻り、日を追うごとに食の割合がだんだん減っていって、最後は日食が起こらなくなる”
というように、日単位で徐々に軌道が重なっていってもよさそうなのに、なぜある日突然、軌道が一致して日食、月食が起きるのでしょうか？

を以下のように解釈しているようです。
-------------------------------
（日付は例）
1月1日　太陽と月の蝕が始まる。この日以降、ずっと太陽と月は重なり合ったまま日没、日の出を続ける
1月2日　蝕の割合が進む。30%ほどの部分日食が日の出から日没まで続く
1月3日　さらに蝕の割合が進む。日の出から日没まで、終始50%ほど欠けたまま、太陽と月は重なり合って日周運動をする。
1月4日　もっと蝕の割合が進む。日の出から日没まで、終始80%ほど欠けたまま、太陽と月は重なり合って日周運動をする。
1月5日　ついに太陽と月の日周運動の軌道が完全一致し、皆既日食（あるいは金環日食）となる。日の出から日没まで、太陽と月は完全に重なり合ったまま、日周運動をする。
1月6日　太陽と月の軌道が再び離れはじめる。皆既日食現象は終わり、80%の部分日食が日の出から日没まで終始続く。
1月7日　さらに太陽と月の軌道がずれて行く。50%の部分日食が日の出から日没まで終始続く。
1月8日　さらに太陽と月の軌道がずれて行く。30%の部分日食が日の出から日没まで終始続く。
1月9日　太陽と月の軌道は完全にずれ、蝕は全く発生しなくなった。

なぜこのようなことが起こらないのでしょうか？
-------------------------------

こういう意味の文章ではありません。
下記のような意味です。

-------------------------------
（日付は例）
1月1日　太陽と月の軌道が接近し、部分日食が起きた。蝕の割合は30%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月2日　太陽と月の軌道が更に接近し、昨日よりも深い部分日食が起きた。蝕の割合は50%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月3日　太陽と月の軌道が更に接近し、昨日よりも深い部分日食が起きた。蝕の割合は80%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月4日　太陽と月の軌道が完全一致し、ついに皆既日食（あるいは金環日食）が起きた。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月5日　太陽と月の軌道が再び離れはじめ、皆既日食ではなく部分日食が起きた。蝕の割合は80%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月6日　太陽と月の軌道が更に離れはじめ、昨日よりも浅い部分日食が起きた。蝕の割合は50%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった
1月7日　太陽と月の軌道がもっと離れていき、昨日よりも浅い部分日食が起きた。蝕の割合は30%。もちろん日食現象は一日中続くわけではなく、欠け始めから欠け終わりまでは2時間ほどで終わった。2つの天体の軌道が完全にずれるのも間近だろう。
1月8日　ついに太陽と月の軌道は一致しなくなり、この日以降、日食は起きなくなった。

なぜこのように、少しずつ軌道が一致して、数日間にわたって
部分日食→皆既日食→部分日食
が毎日２に時間ほど発生する、ということにはならないのでしょうか？
-------------------------------

という意味でした。　
理由がわかりましたらまたご回答お願いします。

お礼日時：2012/05/19 08:55