【短期攻略】中学理科・天体をもっとマスター講座|熊本の学習塾ブレイクスルー・アカデミー

こんにちは。熊本の勉強戦略コンサルティング指導、ブレイクスルー・アカデミー代表の安東正治です。

 

 

前回から引き続き中学理科天体をやっていきましょう!今日の内容は天球を使った太陽の軌跡と南中高度の公式をマスターしていただきます。

 

 

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熊本の塾長からの注意点「天球」

今回はまず「天球」というものを理解しないといけませんね。

 

 

動画の方では何の説明もなく突然天球なるものを出しましたが、これってちょっとおかしい図です。なぜか。それは、地球の核の部分い人が立っているからです。こんなこと有り得ないですよね!?私たちは地球の表面に立っているはずです。つまり、この図は地球ではないんですね。

 

 

このように、私たちが立っている地上から太陽や月の軌跡を考える時に使う、便宜上の球面の天井のことを「天球」と言う言い方をするのです。

 

 

さらに、図を見てすぐに気付くのは、太陽の軌跡がなぜか傾いています。どうしてだったか覚えていますか?これは「地軸が傾いているから」でしたね。地軸はどのくらい傾いていましたか?、、、そうです、23.4度でした。この数字は覚えて欲しい数字です。

 

 

すると太陽の軌跡が傾いているという情報から、実は方角を掴むことができるんですね。これは勉強だけの知識ではなく、現実世界でも適用できる知識です。常に太陽や月は同じような軌道を辿るので、そこから昔の人や航海をする人たちは方角を割り出してきたんですね。

 

 

熊本の塾長が教える理科で楽するコツ

次に、太陽の動きについて思い出していきます。太陽はどの方角から昇って、どの方角に沈んでいくのでしょうか?

 

 

この時に、「東から昇って西に沈む」と覚えても良いのですが、もし面倒臭いなら、昇る方角が東であることだけを覚えておいても良いですよね。そうすれば沈むのはその反対側である西だとすぐに思い出せるからです。

 

 

ちなみに地軸の傾きの情報から、傾いている方角が南だと分かるので、東と南の情報から全ての方角が把握できるということになります。地軸が傾いている側が南であることは、南中高度という字面からも連想できますね。南中とは最も高く上がることを言いますから、最も高い位置は南側だということになります。

 

 

熊本の塾長の寄り道:理科の中の数学と社会

次に南中高度の求め方をマスターしていきましょう。ここでは少し数学の知識が必要になってきます。特に円の特性です。

 

 

今度はあなたが地球の表面に立っている状況を考えてみましょう。これまでは天球を扱っていましたが、ここからちゃんとした地球を考えます。

 

 

動画の方では北緯38度を題材に挙げています。北緯38度は適当な数字ではありません。実は地理、歴史に関する重要な数字だったりするのですがお分かりでしょうか?ちょっと脱線してみましょう。

 

 

北緯38度の線は、日本国土で言うと新潟市の少し上を通る線なのですが、同時にこの線は現在の北朝鮮と韓国の分断線に当たります。休戦協定により北緯38度付近に非武装地帯を設けて両国のネガティブな接触を回避しているのです。ただ先の平昌オリンピックに北朝鮮が参加したことで一気に朝鮮半島統一の希望が降って湧き、米大統領トランプさんとの米朝会談も近いのでは!?という流れになっているのが、2018年3月現在の動きです。

 

 

この休戦協定は1950年に起こった朝鮮動乱がきっかけで定められました。もともと1910年の日韓併合により朝鮮半島は日本の領土という扱いを受けていましたが、第二次世界大戦の終戦間近の時期にヤルタ会談で認可されたことを受けてソ連軍が朝鮮半島に進軍。ソ連の朝鮮半島独占を懸念したアメリカは北緯38度線での分断統治を提案し、ラインが引かれました。が、当の朝鮮半島は同じ民族で構成されているため、一時期は統一国家を立ち上げるべく動きましたが、ここに統一を阻みたいソ連が朝鮮労働党を結成させ、これを阻止。この朝鮮労働党の中心的メンバーだったのが金日成(キムイルソン)であり、現在の最高指導者・金正恩(キムジョンウン)のおじいさん。1953年までに沈静化された朝鮮動乱の折、アメリカの後方支援のために結成された組織が警察予備隊、今の自衛隊なわけです。

 

 

つまり北緯38度線というのは日本にとっても実は重要なワードだったりするので、今回しれっと使ってみました。だいぶ中学理科の復習から離れましたね(笑)では戻りましょう。

 

 

熊本の塾長と南中高度の公式をマスターしよう

南中高度を求めてみようという話でしたね。南中とは太陽や月が最も高い位置にやってくることでしたので、南中高度とはその時の高度、角度を求めてみましょう、ということになります。

 

 

ここでは2つのステップに分けて考えてみましょう。

①円の特性から角度を求める

②地軸の傾きを考慮に入れて調整する

 

 

まずは円の特性から角度を求めるステップですが、この点は動画の方を参考にされて下さい。ここでは主に②を説明します。

 

 

前回の動画でご説明しましたが、地球は太陽の周りを回っています。この時に地球は実は地軸を傾けた状態で回っているので、季節によって南中高度が変化するということが起こるわけです。また、季節だけではなく日々微妙に変化してしまうので、中学理科では特に夏至と冬至という2つの時期を考えます。夏冬の中でも最も南中高度が高くなる時期だからです。

 

 

すると、夏は太陽にお辞儀をするような形で地軸を太陽に向け、冬は逆になることを考慮すると、北緯38度における南中高度は下のような式で導き出せるわけです。

 

 

夏至:南中高度=90度 – 38度 + 23.4度 = 75.4度

冬至:南中高度=90度 – 38度 + 23.4度 = 28.6度

立春・立秋:南中高度 = 90度 – 38度 = 52度

 

 

季節によって随分違う値になるのですね。

 

 

まとめ

中学理科の天体について一緒に考えてきましたが、いかがでしたでしょうか?そこまで難しい知識も使わずに太陽と地球と月の関係がざっくりと理解できてしまうというのは、本当に恵まれた時代に生まれたなぁと感じざるを得ません。昔はこの事実を知るために、名だたる天才たちが文字通りその人生を捧げてたどり着いたのですから。

 

 

途中脱線しましたが、こういう脱線が実は結構知識の習得に役に立ったりします。本来であれば理科の世界も社会の世界も数学の世界も、すべてが繋がっている有機的な複合体みたいなものがこの世の中ですから、こういったクロススタディは人間の脳にすごくマッチした勉強法なのです。

 

 

もし興味があれば、天体の問題演習をしっかりやって習得まで持って行ってみて下さい。本質に根ざした勉強を一緒に進めていきましょう^ ^

 

 

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