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めぐる季節のもと
 
 ガリレオ・ガリレイの有名な言葉で、「それでも地球は動いている」というのがありますね。地球は自転していて、太陽の周りを公転しています。公転軌道は楕円で、いちばん太陽に近いのは1月3日頃、最も太陽から遠くなるのは7月3日頃です(図1)。でも、このことって不思議に思いませんか。日本がある北半球のことを考えると、太陽に最も近い1月が暑くなって、太陽から最も遠い7月が寒くなってもいいはずです。しかし、実際は逆になっています。

(図1)太陽と地球の距離
 北極と南極を通る地球の自転軸は北極側から見ると、公転軌道に対して左側に23.5度傾いています(図2)。

(図2)地球の公転
 このため、冬は南半球を中心に太陽の光が当たって、南半球の方が北半球よりもたくさんのエネルギーを太陽から受けます。反対に、夏は北半球を中心に太陽の光が当たるため、北半球の方が南半球よりもたくさんのエネルギーを受けます。春分と秋分は北半球、南半球とも平等に太陽の光が当たり、太陽から受け取るエネルギーも平等です。つまり、地球が太陽の周り回る公転面に対して地球が自転している自転軸が傾いているため、季節によって太陽から受け取るエネルギーの差ができ、四季の変化ができます。

 (図3)から(図6)は静止気象衛星「ひまわり」の可視画像です。“気象衛星ひまわりの「可視画像」と「赤外画像」”でお話しましたが、可視画像は太陽の光が地球に当たった反射光を見ています。このため、夜は何も写りませんね。冬至、春分と秋分、夏至にはどうなっているか、ひまわりの全球画像で見ていきましょう。

(図3)冬至の可視画像

(図4)春分の可視画像

(図5)夏至の可視画像

(図6)秋分の可視画像
 冬至のときは南半球を中心に太陽が当たるので、(図3)の午前2時と午後10時の画像は、それぞれ右端と左端だけ光が当って白くなっています。しかも下の方の南半球を中心に太陽が当たっている部分が多く、南極付近は白く光る輪があります。午前6時と午後5時の画像でも、雲画像の見えている部分、太陽の光が当たっている部分が南半球の方が多くなっています。正午には北極付近が黒くなっていて光が当たっていません。
 春分(図4)と秋分(図6)では午前2時、午後10時とも左右のまんなかあたり、赤道に光が当たっていて、北も南も光が当る割合が同じです。午前6時と午後5時も北半球と南半球で光が当たっている部分の面積が同じです。正午には全体に光が当っていて、南極も北極も黒くなっていません。
 夏至(図5)では冬至と逆に午前2時と午後10時には北半球の方が光の当たっている部分が多く、北極付近は白く光る輪があります。午前6時と午後5時も北半球の方が南半球よりも光が当たっている部分が多くなっています。正午には南極付近が黒くなっていて光が当たっていません。
 ひまわりは東経140度線上の赤道上にあります。ここに載せたひまわり画像には緯度線(水平方向)と経度線(縦方向)が10度毎に描かれています。東経140度線は画面の真ん中を上から下にまっすぐ伸びている線です。冬至(図3)か夏至(図5)の午前6時か午後5時の画像で光が当っている部分と影の部分の境に線を引き、東経140度線との角度を測ると、大体23.5度になります。
 地球の公転面に対して自転軸が傾いていることは、確か小学校で習ったと思いましたし、図鑑でも(図2)のような“絵”を見たことがあるでしょう。現在では静止気象衛星のおかげで、(図3)から(図6)のような写真を見ることができ、これから、公転面に対して自転軸が傾いていて、北半球では冬至には太陽光があたる部分が南半球よりも少なく、夏至には南半球よりも多いことが実感できることと思います。
 冬至には(図3)の5枚の画像からわかるように、北極周辺には全く光が当っていないので、一日中真っ暗だとわかります。逆に、夏至には(図5)から北極周辺が白くなっているので、日が沈まないことがわかるでしょう。
このような現象が起こる緯度が、北半球、南半球とも66.5度よりも高い緯度で、北半球では北極圏、南半球では南極圏と言います。北欧やアラスカの観光パンフレットを見ると、真夜中に(図7)のように太陽が幾つも写っていて、地面に太陽が沈まない白夜の写真を見ます。写真は多重露出で撮っているので太陽が幾つもありますが、実際に太陽が幾つも見えるわけではありません。この緯度以北では夏至の前後には太陽が沈むことがありません。

(図7)白夜の太陽

※気象衛星画像は気象庁提供のものを使用しました。

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